高中化学选修三《第三章分子晶体原子晶体》课件.ppt

《高中化学选修三《第三章分子晶体原子晶体》课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学选修三《第三章分子晶体原子晶体》课件.ppt（38页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质第二节 分子晶体和原子晶体雪花、食盐、冰糖、水晶和电木（酚醛树脂）这些固体是否属于晶体？若不是晶体，请说明理由。【复习回顾复习回顾】什么是晶胞？如何计算晶胞中的粒子个数？电木不是晶体，属于高分子化合物，没有固电木不是晶体，属于高分子化合物，没有固定的熔沸点。定的熔沸点。固态固态晶体晶体非晶体非晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体离子晶体离子晶体金属晶体金属晶体微粒间相互作用不同微粒间相互作用不同构成晶体的微粒构成晶体的微粒微粒的种类：微粒的种类：原子、分子、离子等原子、分子、离子等微粒间的作用力：微粒间的作用力：化学键化学键金属键金属键非极性键非极性键

2、极性键极性键共价键共价键离子键离子键配位键配位键氢键氢键范德华力范德华力分子间作用力分子间作用力【观察与思考观察与思考】下列两种晶体有什么共同点？下列两种晶体有什么共同点？碘晶体结构碘晶体结构干冰晶体结构干冰晶体结构1.1.概念：只含分子的晶体叫分子晶体2.2.粒子间相互作用：构成分子晶体的粒子：粒子间相互作用力：分子内原子间作用力：一、分子晶体一、分子晶体分子分子分子间做用力分子间做用力（范德华力和氢键）（范德华力和氢键）共价键共价键（除稀有气体）（除稀有气体）分子内的原子以分子内的原子以结合，相邻分子结合，相邻分子靠靠（包括（包括和和）相互吸引）相互吸引共价键共价键分子间作用力分子间作用力

3、范德华力范德华力氢键氢键（1 1）所有所有 ：H H2 2O O、H H2 2S S、NHNH3 3、CHCH4 4、HXHX等等（2 2）部分部分 :卤素（卤素（X X2 2）、）、O O2 2、H H2 2、S S8 8、P P4 4、C C6060 等等（3 3）部分部分 :COCO2 2、SOSO2 2、NONO2 2、P P4 4O O6 6、P P4 4O O1010等等（4 4）几乎所有的几乎所有的 ：H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3、H H3 3POPO4 4等等（5 5）绝大多数绝大多数 的的 晶体：晶体：乙醇、乙酸、蔗糖等乙醇、乙酸、蔗糖等3.3.常见的分子晶

4、体：常见的分子晶体：非金属氢化物非金属氢化物非金属单质非金属单质非金属氧化物非金属氧化物酸酸有机物有机物【思考与交流思考与交流】1.1.一个干冰晶胞中平均有几个一个干冰晶胞中平均有几个COCO2 2分子？分子？2.2.此分子晶体中有哪些作用力？此分子晶体中有哪些作用力？3.3.与一个与一个COCO2 2分子分子距离最近且相等距离最近且相等的的COCO2 2分子分子共有多少个？共有多少个？干冰晶体结构示意图每个二氧化碳分子周围有每个二氧化碳分子周围有1212个二氧化碳分子。个二氧化碳分子。分子的密堆积分子的密堆积分子密堆积分子密堆积（与每个分子（与每个分子（与每个分子（与每个分子距离最近距离最近

5、距离最近距离最近的相同分子共有的相同分子共有的相同分子共有的相同分子共有12121212个个个个 ）氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞4.4.分子晶体的结构特征分子晶体的结构特征（1 1）只有范德华力，无分子间氢键 每个分子周围有1212个紧邻的分子 如：C C6060、干冰 、O O2 2 等（2 2）有分子间氢键 如：HF HF、冰、NHNH3 3 水分子之间的主要作用力是 ，由于氢键具有 ，故在冰的每个水分子周围只有 紧邻的水分子分子密堆积分子密堆积分子非密堆积分子非密堆积氢键氢键饱和性和方向性饱和性和方向性4 4个个1.1.分子晶体有哪些物理特性，为什么？分子晶体有哪些物理特性，为什么？

6、【思考与交流思考与交流】2.2.怎样判断分子间作用力的大小？分子间作用力怎样判断分子间作用力的大小？分子间作用力对分子的熔沸点有什么影响？对分子的熔沸点有什么影响？5.5.分子晶体的物理性质分子晶体的物理性质（1 1）性质：分子晶体熔沸点低、硬度小、易升华，固体和熔融状态不导电，有些在水溶液中能导电。（2 2）本质原因：分子间作用力很弱。（3 3）熔沸点的比较：分子分子间间作用力越大作用力越大,物物质质的熔、沸点越高；具有的熔、沸点越高；具有氢键氢键的分子晶体，熔、沸点反常的分子晶体，熔、沸点反常的高。如的高。如H2OH2TeH2SeH2S。不含不含氢键氢键且且组组成和成和结结构相似的分子晶体

7、，构相似的分子晶体，相相对对分子分子质质量越大，熔、沸点越高。如量越大，熔、沸点越高。如SnH4GeH4SiH4CH4。组组成成和和结结构构不不相相似似的的物物质质(相相对对分分子子质质量量接接近近)，分分子子的的极极性性越越大大，其其熔熔、沸沸点点越高。如越高。如CON2，CH3OHCH3CH3。同分异构体，支同分异构体，支链链越多，熔、沸点越低。如越多，熔、沸点越低。如CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH3.-分子间作用力强弱【问题探究问题探究】1.1.水的相对分子质量小于硫化氢的，但为什么水分子的熔点比H H2 2S S分子的高？2.2.分子晶体是否导电？什么条件下可以导电？

8、3.3.怎样判断分子晶体的溶解性？4.4.冰的密度为何比水小？0-4 0-4 水的密度增大 44以上 水的密度减小 为什么？5.5.为何干冰的熔点比冰低，密度比冰高？冰中个水分子周围有个水分子氢键具有方向性氢键具有方向性分子的非密堆积分子的非密堆积冰中个水分子周围有几个水分子？为什么冰中个水分子周围有几个水分子？为什么?C和Si同属于第IVA族元素，而CO2和SiO2的物理性质却相差很大呢？熔点熔点状态（状态（室温）室温）CO2-56.2气体气体SiO21723固体固体观察晶体结构找出共同点观察晶体结构找出共同点组成晶体的粒子：原子组成晶体的粒子：原子粒子间的作用力：共价键粒子间的作用力：共价

9、键形状：空间三维网状形状：空间三维网状二二、原子晶体、原子晶体1、定义：、定义：2、构成构成微粒：微粒：3、微粒之间的作用：、微粒之间的作用：相邻相邻原子间以共价键相结合而形原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。成的空间网状结构的晶体。原子原子共价键共价键问题讨论：1、原子晶体内是否只存在共价键呢？2、根据金刚石结构特点分析其硬度最大的原因？3、原子晶体在固态和熔融状态下是否能够导电？4、总结影响原子晶体熔沸点的因素？4、原子晶体原子晶体物理性质物理性质熔沸点高（与键能大小有关）熔沸点高（与键能大小有关）硬度大硬度大难溶于水难溶于水导电性差（一般不导电）导电性差（一般不导电）5、原子

10、晶体原子晶体的结构特点的结构特点10928共价键【问题探究问题探究1】金刚石的结构金刚石的结构 金刚石的晶胞金刚石的晶胞学.科.网金刚石的晶体结构金刚石的晶体结构晶体中的最小环为晶体中的最小环为元环，元环，每个每个C原子被原子被个六元环个六元环共有，每个共有，每个C-C键被键被个六个六元环共有，每个环平摊的元环共有，每个环平摊的C原子数为原子数为_，平摊的，平摊的C-C键数为键数为_，则，则C原子数与原子数与C-C键数之比为键数之比为_。晶胞中占有晶胞中占有C原子原子个个1/211:26126818010928SiO共价键【问题探究问题探究2】水晶的结构水晶的结构 晶体Si晶体SiO2SiO2

11、晶胞学.科.网SiO2晶胞在在SiO2晶体中每个晶体中每个Si原子原子与与个个O原子成键原子成键;每个每个O原子与原子与个个Si原子成键原子成键;Si-O-Si键角为键角为O-Si-O键角为键角为;晶体晶体中的最小环为中的最小环为元环，元环，平均每个环平摊平均每个环平摊个个Si原子，平摊原子，平摊个个O原子原子,Si数与数与O原子数之为原子数之为。晶胞中占有晶胞中占有Si原子原子个个O原子原子个个421800109028121/211:28166、常见原子晶体、常见原子晶体（1）某些非金属单质）某些非金属单质硼、硅、锗、金刚石等硼、硅、锗、金刚石等（2）某些非金属化合物）某些非金属化合物SiC

12、、BN等等（3）某些氧化物）某些氧化物SiO2等等1、怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降?2“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗?为什么?探究思考探究思考石石墨墨晶晶体体结结构构知识拓展石墨知识拓展石墨学.科.网石墨石墨1 1、石墨为什么、石墨为什么很软很软？2 2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？3 3、石墨属于哪类晶体？为什么？、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状结构，各层之间是范德华力石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。结合，容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原

13、子之石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（间存在很强的共价键（大大键键），故熔沸点，故熔沸点很高。很高。石墨为混合键型晶体石墨为混合键型晶体。例、如右图所示，例、如右图所示，在石墨晶体的层在石墨晶体的层状结构中，每一状结构中，每一个最小的碳环完个最小的碳环完全拥有碳原子数全拥有碳原子数为为_，每个，每个C完完全拥有全拥有CC数为数为_石墨中石墨中CC夹夹角为角为120，CC键长为键长为 1.421010 m层间距 3.35 1010 m23小结：金刚石、石墨的比较小结：金刚石、石墨的比较项目项目金刚石金刚石石墨石墨晶体形状晶体形状晶体中的键或作用力晶体中的键或作用力由最少碳原子

14、形成由最少碳原子形成环的形状与个数环的形状与个数碳原子成键数碳原子成键数键的平均数键的平均数原子的平均数原子的平均数每每个个环环中中正四面体空间网状正四面体空间网状六边形平面层状六边形平面层状共价键共价键共价键与范德华力共价键与范德华力个原子不同面个原子不同面个原子同面个原子同面6*1/6=16*1/2=36*1/12=1/26*1/3=2小结小结：晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体概念概念组成微粒组成微粒作用力作用力熔沸点熔沸点硬度硬度溶解性溶解性导电性导电性相邻原子间以共价键相结相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构合而形成空间网状结构分子间以分子分子间以分子间作用力结合

15、间作用力结合原子原子分子分子共价键共价键分子间作用力分子间作用力很大很大较小较小很大很大较小较小不溶于任何溶剂不溶于任何溶剂部分溶于水部分溶于水不导电，个别为半导体不导电，个别为半导体固体和熔化状态都固体和熔化状态都不导电，部分溶于不导电，部分溶于水导电水导电【规规律律方方法法】判判断断非非金金属属元元素素组组成成的的晶晶体体是分子晶体是分子晶体还还是原子晶体的方法有：是原子晶体的方法有：(1)依据构成晶体的粒子和粒子依据构成晶体的粒子和粒子间间的作用判断的作用判断:原子晶体的构成粒子是原子，原子原子晶体的构成粒子是原子，原子间间的作用的作用是共价是共价键键；分子晶体的构成粒子是分子，分；分子

16、晶体的构成粒子是分子，分子子间间的作用是范德的作用是范德华华力。力。(2)记记忆忆常常见见的的、典典型型的的原原子子晶晶体体。常常见见的的原原子子晶晶体体有有：某某些些非非金金属属单单质质如如硼硼、硅硅、锗锗等等;某某些些非非金金属属化化合合物物如如碳碳化化硅硅、氮氮化化硼硼、二二氧氧化硅等。化硅等。(3)依据晶体的熔、沸点判断：原子晶体熔、依据晶体的熔、沸点判断：原子晶体熔、沸点高，常在沸点高，常在1000以上；分子晶体熔、沸以上；分子晶体熔、沸点低，常在几百度以下至很低的温度。点低，常在几百度以下至很低的温度。(4)依依据据导导电电性性判判断断：分分子子晶晶体体为为非非导导体体，但但部部分

17、分分分子子晶晶体体溶溶于于水水后后能能电电离离出出自自由由移移动动的的离离子子，故故能能导导电电；原原子子晶晶体体多多数数为为非非导导体体，但晶体硅、晶体但晶体硅、晶体锗锗是半是半导导体。体。(5)依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且大，分子晶体硬度小且较较脆。脆。分子晶体和原子晶体熔、沸点比分子晶体和原子晶体熔、沸点比较较1.不同不同类类型的晶体：型的晶体：原子晶体分子晶体。原子晶体分子晶体。2.同一同一类类型的晶体型的晶体(1)分子晶体分子晶体A.A.组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高。越高。B.B.组成和结构不相似的物质，分子极性越大，熔沸点组成和结构不相似的物质，分子极性越大，熔沸点越高。越高。C.C.分子间有氢键的物质熔沸点反常。分子间有氢键的物质熔沸点反常。D.D.同分异构体，支同分异构体，支链链越多，熔、沸点越低。越多，熔、沸点越低。热点示例思维拓展热点示例思维拓展(2)原子晶体原子晶体晶体的熔、沸点高低取决于共价晶体的熔、沸点高低取决于共价键键的的键长键长和和键键能。能。键长键长越短越短,键键能越大能越大,共价共价键键越越稳稳定，定，物物质质的熔、沸点越高。如熔点：金的熔、沸点越高。如熔点：金刚刚石碳石碳化硅晶体硅。化硅晶体硅。