分子晶體與原子晶體課件

第四節(jié)分子晶體與原子晶體第四節(jié)分子晶體與原子晶體1分子晶體與原子晶體ppt課件2什么是晶體？下列圖片中所示是晶體嗎？雪花冰糖水晶金剛石你知道它們它們都有什么樣的物理性質(zhì)嗎？是否屬于同種類型？什么是晶體？下列圖片中所示是晶體嗎？雪花冰糖水晶金剛石你知道3冰和冰糖分別是由水分子、蔗糖分子構(gòu)成的分子晶體；水晶和金剛石是由Si、O原子和C原子構(gòu)成的原子晶體。分子晶體：是分子之間通過(guò)分子間作用力結(jié)合，

從而在三維空間呈有序排列形成的。一、分子晶體冰和冰糖分別是由水分子、蔗糖分子構(gòu)成的分子晶體；分子晶體：是4一、分子晶體回顧：分子間作用力（分子與分子之間的相互作用），存在于分子之間。分子間作用力范德華力氫鍵分子間作用力大小的影響因素：①相對(duì)分子質(zhì)量：同類型分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，

分子間作用力越大。②分子的極性：分子的極性影響分子間作用力，極性>非極性。一、分子晶體回顧：分子間作用力（分子與分子之間的相互作用），5分子通常指的是小分子，不是指高分子。典型的分子晶體：非金屬氫化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX酸：H2SO4，HNO3，H3PO4部分非金屬單質(zhì):X2，O2，H2，S8，P4，C60

大部分非金屬氧化物:CO2，SO2，NO2，P4O6，P4O10大多數(shù)有機(jī)物：乙醇，冰醋酸，蔗糖，烴類只要存在小分子，其固體就是分子晶體。分子通常指的是小分子，不是指高分子。典型的分子晶體：只要存在6以干冰為例，了解分子晶體的物理性質(zhì)。分子晶體中分子之間的作用力很微弱。所以熔沸點(diǎn)低、易升華、硬度小、固態(tài)和熔融狀態(tài)不導(dǎo)電。干冰分子的密堆積只要不存在氫鍵就和干冰一樣，密堆積。面心立方(1)8個(gè)CO2分子構(gòu)成立方體且在6個(gè)面心又各占據(jù)1個(gè)CO2分子(2)每個(gè)CO2分子周圍等距緊鄰的CO2分子有____個(gè)以干冰為例，了解分子晶體的物理性質(zhì)。分子晶體中分子之間的作用7水分子的非密堆積冰中１個(gè)水分子周圍有４個(gè)水分子水分子之間的相互作用除范德華力以外還有氫鍵，冰晶體主要是水分子依靠氫鍵而形成的。由于氫鍵有一定的方向性，中央的水分子與周圍四個(gè)水分子結(jié)合，邊緣的四個(gè)水分子也按照同樣的規(guī)律再與其他水分子結(jié)合。這樣每個(gè)水分子中的每個(gè)O周圍都有四個(gè)H，O與其中的兩個(gè)H通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合，而與屬于其他水分子的另外兩個(gè)H靠氫鍵結(jié)合在一起?？梢钥闯觯谶@種排列中，分子的間距比較大，有很多空隙，類似于蜂巢結(jié)構(gòu)，比較松散。因此，液態(tài)水變成固態(tài)水，密度變小。分子中存在氫鍵，非密堆積。水分子的非密堆積冰中１個(gè)水分子周圍有４個(gè)水分子水分子之間的相8(1)每個(gè)水分子與____個(gè)水分子相鄰(2)分子以氫鍵相連接，含1molH2O

的冰中，最多可形成________mol

“氫鍵”(1)每個(gè)水分子與____個(gè)水分子相鄰9由干冰和冰的晶體結(jié)構(gòu)可以看出，分子晶體在熔化時(shí)，破壞的只是分子間作用力，只需要外界提供較小的能量，因此分子晶體的熔點(diǎn)通常較低，硬度也較小，具有較強(qiáng)的揮發(fā)性。

對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似、晶體中又不含氫鍵的物質(zhì)來(lái)說(shuō)，相對(duì)分子質(zhì)量增大，分子間作用力增強(qiáng)，熔沸點(diǎn)升高。

對(duì)于分子間不含氫鍵的物質(zhì)來(lái)說(shuō)，由于分子間的作用力無(wú)方向性也使得分子在堆積時(shí)會(huì)盡可能利用空間并采取緊密堆積方式，這一點(diǎn)與金屬晶體和離子晶體相似，分子的形狀、極性以及氫鍵的存在都會(huì)影響分子的堆積方式。由干冰和冰的晶體結(jié)構(gòu)可以看出，分子晶體在熔10思考與交流CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)如下表所示，通過(guò)比較試判斷SiO2晶體是否屬于分子晶體。

碳元素和硅元素處于元素周期表中同一主族，為什么CO2晶體的熔、沸點(diǎn)很低，而SiO2晶體的熔沸點(diǎn)很高？思考與交流CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)如下表所示，通過(guò)比較11180o109o28′SiO共價(jià)鍵二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖180o109o28′SiO共價(jià)鍵二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖12二．原子晶體（共價(jià)晶體）1概念：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)

構(gòu)的晶體。構(gòu)成原子晶體的粒子是原子，原子間以較強(qiáng)的共價(jià)

鍵相結(jié)合。二．原子晶體（共價(jià)晶體）1概念：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形132、原子晶體的物理特性在原子晶體中，由于原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，而且形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以原子晶體的。熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高（熔化破壞的是共價(jià)鍵）硬度大一般不導(dǎo)電且難溶于一些常見(jiàn)的溶劑2、原子晶體的物理特性在原子晶體中，由于原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵143、常見(jiàn)的原子晶體晶胞金剛石中

每個(gè)C原子都以SP3雜化軌道與周圍4個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合，構(gòu)成正四面體。C—C鍵間的夾角為109.5°。因?yàn)橹行脑又車帕械脑拥臄?shù)目是有限的，所以這種比較松散的排列與金屬晶體和離子晶體中的緊密堆積排列有很大的不同。3、常見(jiàn)的原子晶體晶胞金剛石中

每個(gè)C原子都以SP3雜化軌道15(1)每個(gè)碳與①________以共價(jià)鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)(2)鍵角均為②________(3)最小碳環(huán)由③____個(gè)C組成且六原子不在同一平面內(nèi)(4)每個(gè)C參與4條C—C鍵的形成，C原子數(shù)與C—C鍵之比為④______(1)每個(gè)碳與①________以共價(jià)鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)162．SiO2晶體的結(jié)構(gòu)二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)水晶是由Si和O構(gòu)成的空間立體網(wǎng)狀的

晶體，一個(gè)硅原子與

個(gè)氧原子形成

個(gè)共價(jià)鍵，每個(gè)氧原子與

個(gè)硅原子形成

個(gè)共價(jià)鍵，從而形成以

為骨架的結(jié)構(gòu)，且只存在

鍵。二氧化硅晶體中硅原子和氧原子個(gè)數(shù)比為

，不存在

，可以把整個(gè)晶體看成

。二氧化硅4422硅氧四面體Si—O1:2單個(gè)分子巨型分子2．SiO2晶體的結(jié)構(gòu)二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)水晶是由Si和O構(gòu)成173．SiC晶體的結(jié)構(gòu)交替1:1SiC是人工合成的無(wú)機(jī)非金屬材料，SiC晶體的結(jié)構(gòu)類似于金剛石晶體結(jié)構(gòu)，其中C原子和Si原子的位置是

的，所以在整個(gè)晶體中Si原子與C原子個(gè)數(shù)比為

。SiC硬度大，而且具有耐熱性、耐氧化性和耐腐蝕性，它可以做磨料、耐火材料、電熱元件等，還可以用來(lái)制造機(jī)械工程中的結(jié)構(gòu)元件和化工中的密封件等。3．SiC晶體的結(jié)構(gòu)交替1:1SiC是人工合成的無(wú)機(jī)非金屬材18晶體金剛石碳化硅晶體硅鍵能(kJ·mol－1)（C—C）347（C—Si）301（Si—Si）226熔點(diǎn)(℃)335026001415硬度1097觀察下表中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，原子晶體大都具有較高的熔點(diǎn)和硬度，這是為什么？討論表中所給出的結(jié)構(gòu)相似的原子晶體的熔點(diǎn)差別較大的原因？思考與交流：晶體金剛石碳化硅晶體硅鍵能(kJ·mol－1)（C—C）3419原子晶體具有

的熔點(diǎn)，

的硬度；對(duì)結(jié)構(gòu)相似的原子晶體來(lái)說(shuō)，原子半徑

，鍵長(zhǎng)

，鍵能

，晶體的熔點(diǎn)就越高。規(guī)律：越大很高越小越短很大高熔點(diǎn)、高硬度是原子晶體的特性！常見(jiàn)的原子晶體有（1）某些單質(zhì)，如硼、硅、鍺、灰錫等；

（2）某些非金屬化合物，如氮化硼等。原子晶體具有的熔點(diǎn)，的硬度；20聯(lián)想.質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)測(cè)定，石墨的熔點(diǎn)高達(dá)3850℃，高于金剛石的熔點(diǎn)，這說(shuō)明石墨晶體具有原子晶體的特點(diǎn)；但是，石墨很軟并且能導(dǎo)電，是非常好的潤(rùn)滑劑，這說(shuō)明它又不同于原子晶體。那么石墨究竟屬于哪種類型的晶體呢？聯(lián)想.質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)測(cè)定，石墨的熔點(diǎn)高達(dá)3850℃，高于金剛石的熔21石墨晶體的結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，石墨晶體具有呈層狀結(jié)構(gòu)。同層內(nèi)每個(gè)C原子用sp2雜化軌道與鄰近的三個(gè)C原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，形成無(wú)限的六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)為0.142nm，鍵角為120°；每個(gè)C原子還有一個(gè)與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2p軌道，并含有一個(gè)未成對(duì)電子。因此能夠形成遍及整個(gè)平面的大π鍵。Π電子可以在整個(gè)六邊形網(wǎng)狀平面上運(yùn)動(dòng)，因此石墨的大π鍵具有金屬鍵的性質(zhì)，這就是石墨沿層的平行方向上導(dǎo)電性強(qiáng)的原因。石墨晶體的結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，石墨晶體具有呈層狀結(jié)構(gòu)。同層內(nèi)每個(gè)C22而層與層之間以_____________結(jié)合，層與層之間的距離為0.335nm。層與層之間容易滑動(dòng)，有滑膩感。所以石墨晶體雖然熔、沸點(diǎn)很高，但硬度不大。在石墨晶體中平均每個(gè)正六邊形擁有的碳原子個(gè)數(shù)是2個(gè)。C原子與共價(jià)鍵的比值為2:3。這樣，石墨晶體中既有共價(jià)鍵，又有范德華力，同時(shí)還有金屬鍵的特性。我們將這種晶體稱為混合鍵型晶體。分子間作用力而層與層之間以_____________結(jié)合，層與層之間的距23小結(jié)：怎么比較晶體的熔點(diǎn)呢？三、晶體熔、沸點(diǎn)的比較(1)不同類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較：①不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低的一般規(guī)律：___________>___________>___________。②金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點(diǎn)

很高，汞、銫等熔、沸點(diǎn)很低。

分子晶體原子晶體

離子晶體小結(jié)：怎么比較晶體的熔點(diǎn)呢？三、晶體熔、沸點(diǎn)的比較分子晶體24(2)同種晶體類型熔、沸點(diǎn)的比較：①原子晶體：如熔點(diǎn)：金剛石____碳化硅____硅。小短大

高>>(2)同種晶體類型熔、沸點(diǎn)的比較：如熔點(diǎn)：金剛石____碳化25a．一般地說(shuō)，陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越____，離子半徑越

____，則離子間的作用力就越____，其離子晶體的熔、

沸點(diǎn)就越____，

如熔點(diǎn)：MgO____MgCl2____NaCl____CsCl。b．衡量離子晶體穩(wěn)定性的物理量是晶格能。晶格能越____，

形成的離子晶體越____，熔點(diǎn)越____，硬度越____。

②離子晶體：多小強(qiáng)高>>>大穩(wěn)定高大a．一般地說(shuō)，陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越____，離子半徑越②26a．分子間作用力越____，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越____；具有

氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常地____。

如H2O____H2Te____H2Se____H2S。b．組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越____，

熔、沸點(diǎn)越____，如SnH4____GeH4____SiH4____CH4。③分子晶體：大高高大高>>>>>>a．分子間作用力越____，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越____；具有③27c．組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點(diǎn)越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。d．同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低。④金屬晶體：

金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔、

沸點(diǎn)就越高，如熔、沸點(diǎn)：Na<Mg<Al。c．組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，分子的極性越281．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)在晶體中只要有陰離子就一定有陽(yáng)離子，只要有陽(yáng)離子就一定有

陰離子。(

)(2)金屬元素與非金屬元素組成的晶體一定是離子晶體。(

)(3)離子晶體一定都含有金屬元素。(

)(4)分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低。(

)(5)原子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高。(

)1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)29(6)石墨的硬度比金剛石小，所以其熔點(diǎn)比金剛石低。(

)(7)干冰(CO2)晶體中包含的作用力為分子間力和共價(jià)鍵。(

)(8)SiO2晶體中包含的作用力只有共價(jià)鍵。(

)

【提示】(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×

(6)×

(7)√

(8)√

(6)石墨的硬度比金剛石小，所以其熔點(diǎn)比金剛石低。()【30易錯(cuò)警示(1)常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)。(2)原子晶體一定含有共價(jià)鍵，而分子晶體可能不含共價(jià)鍵。(3)含陰離子的晶體中一定含有陽(yáng)離子，但含陽(yáng)離子的晶體由不一定含

陰離子，如金屬晶體。(4)易誤認(rèn)為金屬晶體的熔點(diǎn)比分子晶體的熔點(diǎn)高，其實(shí)不一定，如Na

的熔點(diǎn)為97℃，尿素的熔點(diǎn)為132.7℃。

易錯(cuò)警示一晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1．分子晶體中如果只有范德華力，它的晶體一

般采取密堆積結(jié)構(gòu)，原因是分子晶體中(

)A．范德華力無(wú)方向性和飽和性B．占據(jù)晶體結(jié)點(diǎn)的粒子是原子C．化學(xué)鍵是共價(jià)鍵D．三者都是

A一晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)A2．最近科學(xué)家成功地制成了一種新型的碳氧化合物，該化合物晶體

中每個(gè)碳原子均以四個(gè)共價(jià)單鍵與氧原子結(jié)合為一種空間網(wǎng)狀的

無(wú)限伸展結(jié)構(gòu)，下列對(duì)該晶體敘述錯(cuò)誤的是(

)A．該物質(zhì)的化學(xué)式為CO2B．晶體的熔沸點(diǎn)高、硬度大C．晶體中碳原子數(shù)與C—O化學(xué)鍵數(shù)之比為1∶4D．該物質(zhì)的性質(zhì)與二氧化碳相似

D2．最近科學(xué)家成功地制成了一種新型的碳氧化合物，該化合物晶體3．有關(guān)金屬及金屬鍵的說(shuō)法正確的是(

)A．金屬鍵具有方向性與飽和性B．金屬鍵是金屬陽(yáng)離子與自由電子間的相互作用C．金屬導(dǎo)電是因?yàn)樵谕饧与妶?chǎng)作用下產(chǎn)生自由電子D．金屬具有光澤是因?yàn)榻饘訇?yáng)離子吸收并放出可見(jiàn)光

B3．有關(guān)金屬及金屬鍵的說(shuō)法正確的是()B二晶體類型的判斷4．在下列物質(zhì)中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O、Na2S2、

(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶體硅、金剛石。(1)其中只含有離子鍵的離子晶體是__________________。(2)其中既含有離子鍵又含有極性共價(jià)鍵的離子晶體是______________________。

NaCl、Na2SNaOH、(NH4)2S二晶體類型的判斷NaCl、Na2SNaOH、(NH4)2S(3)其中既含有離子鍵又含有極性共價(jià)鍵和配位鍵的離子晶體

是______________________。(4)其中既含有離子鍵又含有非極性共價(jià)鍵的離子晶體是

。(5)其中含有極性共價(jià)鍵的原子晶體是___________________。(6)其中屬于分子晶體的是_____________________________。(NH4)2SNa2S2SiO2、SiCH2O、CO2、CCl4、C2H2(3)其中既含有離子鍵又含有極性共價(jià)鍵和配位鍵的離子晶體(N5．下列物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)高低順序中，正確的是(

)A．金剛石>晶體硅>二氧化硅>碳化硅C．MgO>H2O>O2>Br2D．金剛石>生鐵>純鐵>鈉B5．下列物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)高低順序中，正確的是()BB三晶體熔沸點(diǎn)的比較6．下列各組物質(zhì)中，按熔點(diǎn)由高到低的順序排列正確的是(

)

①Hg>I2>O2

②SiO2>KCl>CO③Rb>K>Na

④Al>Mg>Na

⑤金剛石>晶體硅>二氧化硅>碳化硅

⑥CI4>CBr4>CCl4>CF4>CH4

⑦生鐵>純鐵>鈉>冰

⑧KCl>NaCl>BaO>CaOA．①②④B．②④⑥

C．②⑥⑦D．④⑥⑦

B三晶體熔沸點(diǎn)的比較7．回答下列問(wèn)題：(1)氯酸鉀熔化，粒子間克服了________的作用力；二氧化硅熔化，粒

子間克服了________的作用力；碘的升華，粒子間克服了________

作用力。三種晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序是___________________。(2)下列六種晶體：①CO2

②NaCl

③Na

④Si

⑤CS2

⑥金剛石，

它們的熔點(diǎn)從低到高的順序?yàn)開(kāi)_____________(填序號(hào))。

離子鍵共價(jià)鍵分子間SiO2>KClO3>I2①⑤③②④⑥7．回答下列問(wèn)題：離子鍵共價(jià)鍵分子間SiO2>KClO3>(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中，由極性鍵形成的非極性分

子是____，由非極性鍵形成的非極性分子是________，能形

成分子晶體的物質(zhì)是

，含有氫鍵的晶體的化學(xué)式是

____，屬于離子晶體的是

，屬于原子晶體的是______，

五種物質(zhì)的熔點(diǎn)由高到低的順序是

。

CO2H2H2、CO2

、HFHF(NH4)2SO4SiCSiC>(NH4)2SO4>HF>CO2>H2