選修3.3.2分子晶體與原子晶體

1、回顧回顧: :1 1、什么叫晶體？什么叫非晶體？、什么叫晶體？什么叫非晶體？2 2、晶體與非晶體在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上有什么差異？、晶體與非晶體在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上有什么差異？3 3、利用分?jǐn)偡ㄓ嬎憔О辛Ｗ訑?shù)目、利用分?jǐn)偡ㄓ嬎憔О辛Ｗ訑?shù)目一、分子晶體一、分子晶體只含分子的晶體叫分子晶體只含分子的晶體叫分子晶體分子分子1 1、概念：、概念：2 2、組成微粒：、組成微粒：3 3、粒子間作用力：、粒子間作用力：分子內(nèi)原子間以共價鍵結(jié)合，相鄰分子分子內(nèi)原子間以共價鍵結(jié)合，相鄰分子間靠分子間作用力相互吸引間靠分子間作用力相互吸引分子間作用力分子間作用力范德華力、氫鍵范德華力、氫鍵 結(jié)合表格和已有知識結(jié)合表格和已有

2、知識, ,分析分析: :分子晶體分子晶體有哪些物理特性？為什么有哪些物理特性？為什么? ?原因：分子間作用力較弱原因：分子間作用力較弱4 4、物理特性：、物理特性：(1) (1) 熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低，有的易升華；熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低，有的易升華；(3)(3)不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)也不導(dǎo)電。有些不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)也不導(dǎo)電。有些在水溶液中可以導(dǎo)電在水溶液中可以導(dǎo)電. .(2) (2) 硬度較?。挥捕容^?。?4)(4)溶解性符合相似相溶原理溶解性符合相似相溶原理5 5、典型的分子晶體：、典型的分子晶體： （1 1）所有非金屬氫化物：）所有非金屬氫化物： H H2 2OO、H H2 2S S、NHNH3 3、 CHCH

3、4 4、HXHX等等（2 2）部分非金屬單質(zhì)）部分非金屬單質(zhì): : X X2 2、OO2 2、H H2 2、S S8 8、 P P4 4、 C C6060 等等（3 3）部分非金屬氧化物）部分非金屬氧化物: : COCO2 2、 SOSO2 2、 NONO2 2、P P4 4OO6 6、 P P4 4OO1010等等（4 4）幾乎所有的酸：）幾乎所有的酸： H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3、H H3 3POPO4 4等等（5 5）絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體：）絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體： 乙醇、乙酸、蔗糖等乙醇、乙酸、蔗糖等稀有氣體，稀有氣體， 大多數(shù)共價單質(zhì)和共價化合物中（除原子晶體）大多

4、數(shù)共價單質(zhì)和共價化合物中（除原子晶體）6 6、分子晶體結(jié)構(gòu)特征、分子晶體結(jié)構(gòu)特征（1 1）密堆積）密堆積 只有范德華力，無分子間氫鍵只有范德華力，無分子間氫鍵分子分子密堆積。這類晶體每個分子周圍一般有密堆積。這類晶體每個分子周圍一般有1212個緊鄰的分子，如：個緊鄰的分子，如：C C6060、干冰、干冰 、I I2 2、OO2 2。氧（氧（OO2 2）的晶體結(jié)構(gòu)）的晶體結(jié)構(gòu)碳碳6060的晶胞的晶胞 有分子間氫鍵有分子間氫鍵氫鍵具有方向性氫鍵具有方向性, ,使晶體中的空間使晶體中的空間利率不高利率不高, ,留有相當(dāng)大的空隙留有相當(dāng)大的空隙. .這種晶體不具有分子密堆這種晶體不具有分子密堆積特征。

5、如積特征。如：HF HF 、NHNH3 3、冰（每個水分子周圍只有、冰（每個水分子周圍只有4 4個緊鄰的水分子）。個緊鄰的水分子）。（2 2）非密堆積）非密堆積6 6、分子晶體結(jié)構(gòu)特征、分子晶體結(jié)構(gòu)特征 許多氣體可以與水形成水合物晶體。最早發(fā)現(xiàn)這類許多氣體可以與水形成水合物晶體。最早發(fā)現(xiàn)這類水合物晶體的是水合物晶體的是1919世紀(jì)初的英國化學(xué)家戴維，他發(fā)現(xiàn)世紀(jì)初的英國化學(xué)家戴維，他發(fā)現(xiàn)氯可形成化學(xué)式為氯可形成化學(xué)式為ClCl2 28H8H2 20 0的水合物晶體。的水合物晶體。2020世紀(jì)末，世紀(jì)末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海底存在大量天然氣水合物晶體。這種晶科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海底存在大量天然氣水合物晶體。這種晶體

6、的主要?dú)怏w成分是甲烷，體的主要?dú)怏w成分是甲烷， 因而又稱甲烷水合物。因而又稱甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常溫常壓下會迅速分解釋放出它的外形像冰，而且在常溫常壓下會迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱可燃的甲烷，因而又稱“可燃冰可燃冰” 科學(xué)視野：天然氣水合物科學(xué)視野：天然氣水合物一種潛在的能源一種潛在的能源1 1、下列物質(zhì)屬于分子晶體的化合物是（、下列物質(zhì)屬于分子晶體的化合物是（ ）A A、石英、石英 B B、硫磺、硫磺 C C、干冰、干冰 D D、食鹽、食鹽C練習(xí)練習(xí)2 2、干冰氣化時，下列所述內(nèi)容發(fā)生變化的是、干冰氣化時，下列所述內(nèi)容發(fā)生變化的是A A、分子內(nèi)共價鍵、分子內(nèi)共價鍵 B B

7、、分子間作用力、分子間作用力C C、分子間距離、分子間距離 D D、分子間的氫鍵、分子間的氫鍵BC3 3、冰醋酸固體中不存在的作用力是（、冰醋酸固體中不存在的作用力是（ ）A A、離子鍵、離子鍵 B B、極性鍵、極性鍵 C C、非極性鍵、非極性鍵 D D、范德華力、范德華力A4 4、水分子間存在著氫鍵的、水分子間存在著氫鍵的作用，使水分子彼此結(jié)合而作用，使水分子彼此結(jié)合而成（成（H H2 2OO）n n。在冰中每個。在冰中每個水分子被水分子被4 4個水分子包圍形個水分子包圍形成變形的正四面體，通過成變形的正四面體，通過“氫鍵氫鍵”相互連接成龐大的相互連接成龐大的分子晶體，其結(jié)構(gòu)如圖：試分子晶體

8、，其結(jié)構(gòu)如圖：試分析：分析：1mol 1mol 冰中有冰中有 molmol氫鍵？氫鍵？H H2 2OO的熔沸點(diǎn)比的熔沸點(diǎn)比H H2 2S S高還高還是低？為什么？是低？為什么？2氫鍵氫鍵 已知?dú)滏I也有方向性，試分析為什么冬已知?dú)滏I也有方向性，試分析為什么冬季河水總是從水面上開始結(jié)冰？季河水總是從水面上開始結(jié)冰？ 由于氫鍵的方向性，使冰晶體中每由于氫鍵的方向性，使冰晶體中每個水分子與四面體頂點(diǎn)的個水分子與四面體頂點(diǎn)的4 4個分子相互個分子相互吸引，形成空隙較大的網(wǎng)狀體，密度吸引，形成空隙較大的網(wǎng)狀體，密度比水小，所以結(jié)的冰會浮在水面上比水小，所以結(jié)的冰會浮在水面上 比較比較COCO2 2和和Si

9、OSiO2 2的一些物理性質(zhì)和結(jié)的一些物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，試判斷構(gòu)，試判斷SiOSiO2 2晶體是否屬于分子晶晶體是否屬于分子晶體體 物質(zhì)物質(zhì)COCO2 2SiOSiO2 2熔點(diǎn)熔點(diǎn)-56.2-56.217231723沸點(diǎn)沸點(diǎn)-78.5-78.522302230二、原子晶體二、原子晶體 1 1、定義、定義： 2 2、構(gòu)成微粒：、構(gòu)成微粒： 3 3、微粒之間的作用：、微粒之間的作用： 原子原子共價鍵共價鍵原子間以共價鍵相結(jié)合而形原子間以共價鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。又稱共價晶體又稱共價晶體 4 4、氣化或熔化時破壞的作用力：、氣化或熔化時破壞的作用力： 5 5、物理

10、性質(zhì)：、物理性質(zhì)： 共價鍵共價鍵(1)(1)熔沸點(diǎn)很高熔沸點(diǎn)很高(2)(2)硬度很大硬度很大(3)(3)不導(dǎo)電不導(dǎo)電, ,有的為半導(dǎo)體有的為半導(dǎo)體(4)(4)難溶于一般溶劑難溶于一般溶劑二、原子晶體二、原子晶體（1 1）某些非金屬單質(zhì)：）某些非金屬單質(zhì)： 硼（硼（B B）、硅（）、硅（Si Si）、鍺（）、鍺（GeGe）、金剛石）、金剛石（C C）等）等（2 2）某些非金屬化合物：）某些非金屬化合物： SiCSiC、BNBN、AlNAlN、Si Si3 3NN4 4等等（3 3）某些氧化物：）某些氧化物： SiOSiO2 2、等、等6 6、常見原子晶體、常見原子晶體10928 共價鍵共價鍵7

11、7、典型的原子晶體、典型的原子晶體思考：思考： （1 1）在金剛石晶體中）在金剛石晶體中,C,C采取采取什么雜化方式？每個什么雜化方式？每個C C與多少與多少個個C C成鍵？形成怎樣的空間結(jié)成鍵？形成怎樣的空間結(jié)構(gòu)？最小碳環(huán)由多少個碳原構(gòu)？最小碳環(huán)由多少個碳原子組成？它們是否在同一平子組成？它們是否在同一平面內(nèi)？面內(nèi)？ （2 2）在金剛石晶體中，）在金剛石晶體中，C C原原子個數(shù)與子個數(shù)與C CC C鍵數(shù)之比為多鍵數(shù)之比為多少？少？ （3 3）1212克金剛石中克金剛石中C CC C鍵鍵數(shù)為多少數(shù)為多少NNA A？7 7、典型的原子晶體、典型的原子晶體金剛石的結(jié)構(gòu)特征金剛石的結(jié)構(gòu)特征：在金剛石

12、晶體里：在金剛石晶體里每個碳原子都采取每個碳原子都采取SPSP3 3雜化，被相鄰的雜化，被相鄰的4 4個碳個碳原子包圍，以共價鍵跟原子包圍，以共價鍵跟4 4個碳原子結(jié)合，形成正個碳原子結(jié)合，形成正四面體，被包圍的碳原子處于正四面體的中心。四面體，被包圍的碳原子處于正四面體的中心。這些正四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成一個堅(jiān)實(shí)的，這些正四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成一個堅(jiān)實(shí)的，彼此聯(lián)結(jié)的空間網(wǎng)狀晶體。彼此聯(lián)結(jié)的空間網(wǎng)狀晶體。金剛石晶體中所金剛石晶體中所有的有的C CC C鍵長相等，鍵角相等（鍵長相等，鍵角相等（1091092828）；）；晶體中最小的碳環(huán)由晶體中最小的碳環(huán)由6 6個碳組成，且不在同一個碳組成，且不

13、在同一平面內(nèi)；平面內(nèi)；晶體中每個晶體中每個C C參與了參與了4 4條條C CC C鍵的形鍵的形成，而在每條鍵中的貢獻(xiàn)只有一半，故成，而在每條鍵中的貢獻(xiàn)只有一半，故C C原子與原子與C CC C鍵數(shù)之比為：鍵數(shù)之比為：1 1 ：（4 x 4 x ）= = 1 1：2 210928SiO共價鍵共價鍵SiOSiO2 2的結(jié)構(gòu)特征：的結(jié)構(gòu)特征：在在SiOSiO2 2晶體中晶體中1 1個個Si Si原子和原子和4 4個個OO原子形成原子形成4 4個共價個共價鍵，每個鍵，每個Si Si原子周圍結(jié)合原子周圍結(jié)合4 4個個OO原子；原子；同時，每個同時，每個OO原子跟原子跟2 2個個Si Si原子相結(jié)合。原子

14、相結(jié)合。實(shí)際上，實(shí)際上，SiOSiO2 2晶體是由晶體是由Si Si原子和原子和OO原子原子按按1 1：2 2的比例所組成的立體網(wǎng)狀的晶體。的比例所組成的立體網(wǎng)狀的晶體。最小的環(huán)是由最小的環(huán)是由6 6個個Si Si原子和原子和6 6個個OO原子原子組成的組成的1212元環(huán)。元環(huán)。1mol SiO1mol SiO2 2中含中含4mol Si4mol SiOO鍵鍵1 1、怎樣從原子結(jié)構(gòu)的角度理解金剛石、怎樣從原子結(jié)構(gòu)的角度理解金剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降? ? 2 2“具有共價鍵的晶體叫做原子晶體具有共價鍵的晶體叫做原子晶體”。這種說法對嗎。這種說法對嗎? ?為什么

15、為什么? ?探究思考探究思考 摩氏硬度是表示礦物硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)，摩氏硬度是表示礦物硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)，18241824年由德國礦物學(xué)家摩斯（年由德國礦物學(xué)家摩斯（Frederich MohsFrederich Mohs）首先）首先提出。確定這一標(biāo)準(zhǔn)的方法是，用棱錐形金剛石提出。確定這一標(biāo)準(zhǔn)的方法是，用棱錐形金剛石鉆針刻劃所試礦物的表面而產(chǎn)生劃痕，用測得的鉆針刻劃所試礦物的表面而產(chǎn)生劃痕，用測得的劃痕的深度來表示硬度。劃痕的深度來表示硬度。資料資料摩摩氏硬度氏硬度小結(jié)小結(jié)1 1：分子晶體與原子晶體的比較：分子晶體與原子晶體的比較晶體類型晶體類型原子晶體原子晶體分子晶體分子晶體概念概念組成微粒組成微粒

16、 作用力作用力熔沸點(diǎn)熔沸點(diǎn)硬度硬度溶解性溶解性導(dǎo)電性導(dǎo)電性相鄰原子間以共價鍵相相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)分子間以分子間分子間以分子間作用力結(jié)合作用力結(jié)合原子原子分子分子共價鍵共價鍵分子間作用力分子間作用力很高很高低低很大很大小小不溶于任何溶劑不溶于任何溶劑部分溶于水部分溶于水不導(dǎo)電，個別為半導(dǎo)體不導(dǎo)電，個別為半導(dǎo)體固體和熔化狀態(tài)固體和熔化狀態(tài)都不導(dǎo)電，部分都不導(dǎo)電，部分溶于水導(dǎo)電溶于水導(dǎo)電1 1、依據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷：構(gòu)成原子、依據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷：構(gòu)成原子晶體的微粒是原子，原子間的作用力是共價鍵，構(gòu)成分子晶晶體的微粒是

17、原子，原子間的作用力是共價鍵，構(gòu)成分子晶體的微粒是分子，分子之間的作用力是分子間作用力。體的微粒是分子，分子之間的作用力是分子間作用力。2 2、依據(jù)物質(zhì)的分類判斷、依據(jù)物質(zhì)的分類判斷3 3、依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷：原子晶體的熔點(diǎn)高，一般在、依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷：原子晶體的熔點(diǎn)高，一般在10001000以上，分子晶體的熔點(diǎn)低，常在幾百度以下甚至更低以上，分子晶體的熔點(diǎn)低，常在幾百度以下甚至更低4 4、依據(jù)導(dǎo)電性判斷：分子晶體為非導(dǎo)體，部分分子溶于水、依據(jù)導(dǎo)電性判斷：分子晶體為非導(dǎo)體，部分分子溶于水能導(dǎo)電，原子晶體多為非導(dǎo)體，有些為半導(dǎo)體，如：硅、鍺能導(dǎo)電，原子晶體多為非導(dǎo)體，有些為半導(dǎo)體，如：硅、鍺5

18、 5、依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷：原子晶體硬度大，分子晶體、依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷：原子晶體硬度大，分子晶體硬度小硬度小 一種結(jié)晶形碳，有天然出產(chǎn)的礦物。鐵黑一種結(jié)晶形碳，有天然出產(chǎn)的礦物。鐵黑色至深鋼灰色。質(zhì)軟具滑膩感，可沾污手指成色至深鋼灰色。質(zhì)軟具滑膩感，可沾污手指成灰黑色。有金屬光澤。六方晶系，成葉片狀、灰黑色。有金屬光澤。六方晶系，成葉片狀、鱗片狀和致密塊狀。密度鱗片狀和致密塊狀。密度2.25g/cm32.25g/cm3，化學(xué)性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強(qiáng)熱不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強(qiáng)熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤滑劑，可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用

19、作潤滑劑，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。 知識拓展石墨知識拓展石墨石石墨墨晶晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)知識拓展石墨知識拓展石墨石墨 1 1、石墨為什么很軟？、石墨為什么很軟？ 2 2、石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高？、石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高？石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，容易滑動，所以石墨很軟。容易滑動，所以石墨很軟。石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強(qiáng)的共價鍵，故熔沸點(diǎn)很高。在很強(qiáng)的共價鍵，故熔沸點(diǎn)很高。石墨為混合鍵型晶體石墨為混合鍵型晶體。例、如右圖例、如右圖所示，在石所示，在石墨晶體的層墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)中，狀結(jié)構(gòu)中，每一個最小每一個最小的碳環(huán)完全的碳環(huán)完全擁有碳原子擁有碳原子數(shù)為數(shù)為_，每，每個個C C完全擁有完全擁有C CC C數(shù)為數(shù)為_石墨中石墨中C CC C夾夾角為角為12012