(立體圖_好理解)分子晶體與原子晶體

1、下圖是下圖是CO2分子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，其中分子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，其中有多少個(gè)分子？原子？有多少個(gè)分子？原子？ 每個(gè)每個(gè)CO2分子相鄰的分分子相鄰的分子有多少個(gè)？子有多少個(gè)？碘晶體結(jié)構(gòu)碘晶體結(jié)構(gòu)干冰晶體結(jié)構(gòu)干冰晶體結(jié)構(gòu)NaCl晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)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：有單個(gè)分子存在，化學(xué)式就是分子式不能使用均攤法有單個(gè)分子存在，化學(xué)式就是分子式不能使用均攤法分子晶體有時(shí)無(wú)化學(xué)鍵，例如稀有氣體是單原子分子分子晶體有時(shí)無(wú)化學(xué)鍵，例如稀有氣體是單原子分子注意：注意：干冰（干冰（COCO2 2的晶體）硬度與冰相似，但熔點(diǎn)的晶體）硬

2、度與冰相似，但熔點(diǎn)比冰低，常壓下極易升華，用作制冷劑。比冰低，常壓下極易升華，用作制冷劑。干冰分子間只存在范德華力不存在氫鍵，干冰分子間只存在范德華力不存在氫鍵，是是分子密堆積分子密堆積，故密度比冰的高。，故密度比冰的高。5 5、典型的分子晶體：、典型的分子晶體：氧（O2）的晶體結(jié)構(gòu)碳60的晶胞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 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,使晶體中使晶體中的空間利率不高的空間利率不高,留有相當(dāng)大的空隙留有相當(dāng)大的空隙.這種晶體不這種晶體不具有分子密堆積特征。如具有分子密堆積特征。如：HF 、NH3、冰（每、冰（每個(gè)水分

3、子周?chē)挥袀€(gè)水分子周?chē)挥?個(gè)緊鄰的水分子）。個(gè)緊鄰的水分子）。（2 2）非密堆積）非密堆積 只有范德華力，無(wú)分子間氫鍵只有范德華力，無(wú)分子間氫鍵分子密分子密堆積。這類(lèi)晶體每個(gè)分子周?chē)话阌卸逊e。這類(lèi)晶體每個(gè)分子周?chē)话阌?2個(gè)緊個(gè)緊鄰的分子，如：鄰的分子，如：C60、干冰、干冰 、I2、O2。 許多氣體可以與水形成水合物晶體。最早發(fā)許多氣體可以與水形成水合物晶體。最早發(fā)現(xiàn)這類(lèi)水合物晶體的是現(xiàn)這類(lèi)水合物晶體的是1919世紀(jì)初的英國(guó)化學(xué)家世紀(jì)初的英國(guó)化學(xué)家戴維，他發(fā)現(xiàn)氯可形成化學(xué)式為戴維，他發(fā)現(xiàn)氯可形成化學(xué)式為ClCl2 28H8H2 20 0的水合的水合物晶體。物晶體。2020世紀(jì)末，科學(xué)家發(fā)

4、現(xiàn)海底存在大量世紀(jì)末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海底存在大量天然氣水合物晶體。這種晶體的主要?dú)怏w成分天然氣水合物晶體。這種晶體的主要?dú)怏w成分是甲烷，是甲烷， 因而又稱(chēng)甲烷水合物。它的外形像因而又稱(chēng)甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常溫常壓下會(huì)迅速分解釋放出可燃冰，而且在常溫常壓下會(huì)迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱(chēng)的甲烷，因而又稱(chēng)“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小結(jié)小結(jié):1 1、分子晶體：由分子構(gòu)成。相鄰分子靠分子間作用力、分子晶體：由分子構(gòu)成。相鄰分子靠分子間作用力相互吸引。相互吸引。2 2、分子晶體特點(diǎn)：低熔點(diǎn)、升華、硬度很小等。、分子晶體特點(diǎn)：低熔

5、點(diǎn)、升華、硬度很小等。3 3、常見(jiàn)分子晶體分類(lèi)：、常見(jiàn)分子晶體分類(lèi)：(1)(1)所有非金屬氫化物所有非金屬氫化物 (2)(2)部分非部分非金屬單質(zhì)，金屬單質(zhì)， (3)(3)部分非金屬氧化物部分非金屬氧化物(4)(4)幾乎所有的酸幾乎所有的酸( (而堿而堿和鹽則是離子晶體和鹽則是離子晶體 (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。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(shí)，下列所述內(nèi)容發(fā)生變化的是、干冰氣化時(shí)，下列所述內(nèi)容發(fā)生變化的是A A、

6、分子內(nèi)共價(jià)鍵、分子內(nèi)共價(jià)鍵 B B、分子間作用力、分子間作用力C C、分子鍵距離、分子鍵距離 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、水分子間存在著氫鍵的作用，使、水分子間存在著氫鍵的作用，使水分子彼此結(jié)合而成（水分子彼此結(jié)合而成（H2O）n。在。在冰中每個(gè)水分子被冰中每個(gè)水分子被4個(gè)水分子包圍形個(gè)水分子包圍形成變形的正四面體，通過(guò)成變形的正四面體，通過(guò)“氫鍵氫鍵”相相互連接成龐大的分子晶體，其結(jié)構(gòu)如互連接成龐大的分

7、子晶體，其結(jié)構(gòu)如圖：試分析：圖：試分析：1mol 冰中有冰中有 mol氫鍵？氫鍵？H2O的熔沸點(diǎn)比的熔沸點(diǎn)比H2S高還是低？為高還是低？為什么？什么？已知?dú)滏I也有方向性，試分析為什已知?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(kāi)始結(jié)冰？么冬季河水總是從水面上開(kāi)始結(jié)冰？2氫鍵氫鍵 由于氫鍵的方向性，使冰晶體中每個(gè)水分子與四面體由于氫鍵的方向性，使冰晶體中每個(gè)水分子與四面體頂點(diǎn)的頂點(diǎn)的4 4個(gè)分子相互吸引，形成空隙較大的網(wǎng)狀體，密度個(gè)分子相互吸引，形成空隙較大的網(wǎng)狀體，密度比水小，所以結(jié)的冰會(huì)浮在水面上比水小，所以結(jié)的冰會(huì)浮在水面上回顧回顧: :1 1、分子晶體：由分子構(gòu)成。、分子晶體：由分

8、子構(gòu)成。 相鄰分子靠分子間作用力相互吸引。相鄰分子靠分子間作用力相互吸引。2 2、分子晶體特點(diǎn)：低熔點(diǎn)、升華、硬度很小等。、分子晶體特點(diǎn)：低熔點(diǎn)、升華、硬度很小等。3 3、常見(jiàn)分子晶體分類(lèi)：、常見(jiàn)分子晶體分類(lèi)：(1)(1)所有非金屬氫化物所有非金屬氫化物 (2)(2)部分非部分非金屬單質(zhì)，金屬單質(zhì)， (3)(3)部分非金屬氧化物部分非金屬氧化物(4)(4)幾乎所有的酸幾乎所有的酸( (而堿而堿和鹽則是離子晶體和鹽則是離子晶體 (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。1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予對(duì)發(fā)現(xiàn)C60有重大貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。C60分子是形如球狀的多面體，分子中每個(gè)碳原子只跟相

9、鄰的3個(gè)碳原子形成化學(xué)鍵；C60分子只含有五邊形和六邊形；碳與碳之間既有單鍵又有雙鍵，每個(gè)碳原子仍然滿(mǎn)足四個(gè)價(jià)鍵飽和；多面體的頂點(diǎn)數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系，遵循歐拉定理：頂點(diǎn)數(shù)+面數(shù)-棱邊數(shù)=2。請(qǐng)回答：(1)一個(gè)C60分子中有幾個(gè)五邊形和幾個(gè)六邊形？(2)一個(gè)C60分子中有多少個(gè)C=C？(3)已知C70分子的結(jié)構(gòu)模型也遵循C60的那些規(guī)律，請(qǐng)確定C70分子結(jié)構(gòu)中上述幾項(xiàng)參數(shù)。先求棱邊數(shù)：每個(gè)頂點(diǎn)伸出三條棱，而每條棱又總是由兩個(gè)頂點(diǎn)共有，所以，每個(gè)頂點(diǎn)單獨(dú)伸出的棱有31/2=1.5條，60個(gè)頂點(diǎn)共伸出的棱為601.5=90條。依據(jù)歐拉定理可寫(xiě)出：60+x+y-90=2 依據(jù)棱邊數(shù)守恒：依據(jù)棱邊數(shù)

10、守恒：（5x+6y）/2=90 聯(lián)立聯(lián)立解得解得 x=12，y=20解析：(1)設(shè)C60分子中含有x個(gè)五邊形和y個(gè)六邊形也可根據(jù)頂點(diǎn)數(shù)守恒：也可根據(jù)頂點(diǎn)數(shù)守恒：5/3x+2y=60 （2）設(shè)一個(gè)C60分子中含的C-C單鍵數(shù)和C=C雙鍵數(shù)分別為a、b，則根據(jù)棱邊守恒有則根據(jù)棱邊守恒有：a+b=90 利用價(jià)電子守恒：利用價(jià)電子守恒：2a+4b=60 4聯(lián)立解得：聯(lián)立解得：a=60，b=30即C60中含的雙鍵數(shù)為30 比較比較CO2和和SiO2的一些物理性質(zhì)和的一些物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，試判斷結(jié)構(gòu)，試判斷SiO2晶體是否屬于分子晶體是否屬于分子晶體。晶體。 二、原子晶體二、原子晶體 1 1、定義：原子間以

11、共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的、定義：原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體?？臻g網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。 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： 4 4、氣化或熔化時(shí)破壞的作用力：、氣化或熔化時(shí)破壞的作用力： 5 5、物理性質(zhì)：、物理性質(zhì)： 熔沸點(diǎn)高，硬度大，難溶于一般溶劑。熔沸點(diǎn)高，硬度大，難溶于一般溶劑。 （共價(jià)鍵鍵能越大，熔沸點(diǎn)越高，硬度越大共價(jià)鍵鍵能越大，熔沸點(diǎn)越高，硬度越大）原子原子共價(jià)鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵6、常見(jiàn)原子晶體、常見(jiàn)原子晶體（1）某些非金屬單質(zhì)：硼（）某些非金屬單質(zhì)：硼（B）、硅）、硅（Si）、鍺（）、鍺（Ge）、金剛石（）、金剛石（C）等）等

12、（2）某些非金屬化合物：）某些非金屬化合物：SiC、BN等等（3）某些氧化物：）某些氧化物：SiO2、 -Al-Al2 2O O3 3等等7、原子晶體結(jié)構(gòu)、原子晶體結(jié)構(gòu)無(wú)單個(gè)分子，原子間以共價(jià)鍵相連無(wú)單個(gè)分子，原子間以共價(jià)鍵相連無(wú)分子式，只有化學(xué)式；無(wú)分子式，只有化學(xué)式；化學(xué)式為原子個(gè)數(shù)比化學(xué)式為原子個(gè)數(shù)比10928 共價(jià)鍵共價(jià)鍵 8、典型的原子晶體典型的原子晶體(1) 金剛石金剛石每個(gè)每個(gè)C C周?chē)兄車(chē)?個(gè)個(gè)C C，圍成空間，圍成空間 圖形圖形 C的雜化軌道類(lèi)型是的雜化軌道類(lèi)型是 。 這些正四面體向空間發(fā)展，這些正四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的，彼此聯(lián)結(jié)的空間網(wǎng)狀晶體。構(gòu)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的，

13、彼此聯(lián)結(jié)的空間網(wǎng)狀晶體。C C原子與碳碳鍵之比為（原子與碳碳鍵之比為（ ） 最小碳環(huán)為（最小碳環(huán)為（ ）且不共面）且不共面一個(gè)一個(gè)C-CC-C鍵被鍵被 個(gè)環(huán)個(gè)環(huán)共用，每個(gè)環(huán)平均有共用，每個(gè)環(huán)平均有 個(gè)個(gè)C-C鍵鍵一個(gè)一個(gè)C原子被原子被 個(gè)環(huán)共用，每個(gè)環(huán)平均有個(gè)環(huán)共用，每個(gè)環(huán)平均有 個(gè)個(gè)C原子原子4正四面體正四面體SP3雜化雜化1：2六元環(huán)六元環(huán)6121/21C42 2 =12 金剛石是金剛石是 晶胞，一個(gè)晶胞中平均晶胞，一個(gè)晶胞中平均含有含有 個(gè)原子。個(gè)原子。面心立方面心立方8晶體硅結(jié)構(gòu)與金剛石相似，鍵長(zhǎng)不同晶體硅結(jié)構(gòu)與金剛石相似，鍵長(zhǎng)不同18010928Sio共價(jià)鍵共價(jià)鍵（2）SiO2原子晶

14、體原子晶體每個(gè)每個(gè)Si周?chē)兄車(chē)?個(gè)個(gè)O,每個(gè)每個(gè)O周?chē)兄車(chē)?個(gè)個(gè)SiSi周?chē)闹車(chē)腟i圍成空間圍成空間 圖形圖形 1mol SiO2中共價(jià)鍵為（中共價(jià)鍵為（ ）mol最小環(huán)上有（最小環(huán)上有（ ）個(gè)原子）個(gè)原子每個(gè)每個(gè)Si被被 個(gè)環(huán)共用，每個(gè)氧被個(gè)環(huán)共用，每個(gè)氧被 個(gè)環(huán)個(gè)環(huán)共用共用每個(gè)最小環(huán)平均擁有每個(gè)最小環(huán)平均擁有 個(gè)個(gè)Si 個(gè)個(gè)O原子原子42正四面體正四面體4121261/211 1、怎樣從原子結(jié)構(gòu)的角度理解金剛、怎樣從原子結(jié)構(gòu)的角度理解金剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降? ? 2 2“具有共價(jià)鍵的晶體叫做原子晶具有共價(jià)鍵的晶體叫做原子晶體體”。這種說(shuō)

15、法對(duì)嗎。這種說(shuō)法對(duì)嗎? ?為什么為什么? ?探究思考探究思考 莫氏硬度是表示礦物硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)，莫氏硬度是表示礦物硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)，18241824年由德國(guó)礦物學(xué)家莫斯（年由德國(guó)礦物學(xué)家莫斯（Frederich MohsFrederich Mohs）首先提出。確定這一標(biāo)準(zhǔn)的方法是，用棱錐形金首先提出。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(cè)剛石鉆針刻劃所試礦物的表面而產(chǎn)生劃痕，用測(cè)得的劃痕的深度來(lái)表示硬度。得的劃痕的深度來(lái)表示硬度。資料資料 莫氏硬度莫氏硬度 一種結(jié)晶形碳，有天然出產(chǎn)的礦物。鐵一種結(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

16、手指黑色至深鋼灰色。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、成灰黑色。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(rùn)滑劑，可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤(rùn)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(shí)拓展石墨知識(shí)拓展石墨知識(shí)拓展石墨知識(shí)拓展石墨石墨為層狀結(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(dòng)，所以石墨很軟。容易滑動(dòng)，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(jià)鍵（大存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵