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1、3.2 分子晶体和原子晶体,一、分子晶体,、概念 分子间以分子间作用力（范德华力,氢键）相结合的晶体叫分子晶体。 构成分子晶体的粒子是分子， 粒子间的相互作用是分子间作用力 ,分子晶体有哪些物理特性,为什么？,思考与交流,由于分子间作用力很弱，所以分子晶体一般具有： 较低的熔点和沸点 较小的硬度。 一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。,2.分子晶体的物理特性,(1)所有非金属氢化物： H2O, H2S, NH3, CH4, HX (2) 部分非金属单质: X2, N2, O2, H2, S8, P4, C60 (3) 部分非金属氧化物: CO2, SO2, N2O4, P4O6, P4O10 (
2、4) 几乎所有的酸： H2SO4, HNO3, H3PO4 (5) 大多数有机物： 乙醇，冰醋酸，蔗糖,3.典型的分子晶体,思考1是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？ 不对，分子间氢键也是一种分子间作用力，如冰中就同时存着范德华力和氢键。,思考2为何干冰的熔沸点比冰低，密度却比冰大？ 由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力较难，所以熔沸点比干冰高。 由于分子间作用力特别是氢键的方向性，导致晶体冰中有相当大的空隙，所以相同状况下体积较大 由于CO2分子的相对分子质量H2O，所以干冰的密度大。,4.晶体分子结构特征 （）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每个分子周围有12个紧
3、邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2）类似晶体 （）有分子间氢键不具有分子密堆积特征（如：HF 、冰、NH3 ）有空隙,分子的密堆积,（与每个分子距离最近的相同分子分子共有12个 ）,由此可见，与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个 。,分子的密堆积,干冰的晶体结构图,冰中个水分子周围有个水分子,冰的结构,氢键具有方向性,分子的非密堆积,5、分子晶体熔、沸点高低的比较规律 分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间的作用力。分子间作用力越大，物质熔化和汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。 因此，比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力（包括范力和氢键）的大小。,（1）
4、组成和结构相似的物质， _ 烷烃、烯烃、炔烃、饱和一元醇、醛、羧酸等同系物的沸点均随着碳原子数的增加而升高。 分子间有氢键的物质（HF、H2O、NH3等）熔、沸点反常增大。形成分子内氢键的物质，其熔、沸点低于形成分子间氢键的物质。,分子量越大，熔沸点越高。,（2）在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，_。如沸点：正戊烷 异戊烷 新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照“_”的顺序。注意：分子的稳定性则决定于共价键的强弱例如冰与硫化氢的熔点、热分解温度的比较？,熔沸点越低,邻位 间位 对位,笼状化合物,CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断SiO2晶体是否属于分
5、子晶体。,【思考与交流】,.概念： 相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体 构成原子晶体的粒子是原子，原子间以较强的共价键相结合。,二原子晶体（共价晶体）,金刚石,对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？,在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体的: （1）熔点和沸点高 （2）硬度大 （3）一般不导电 （4）且难溶于一些常见的溶剂,2.原子晶体的物理特性,原子晶体具备以上物理性质的原因: _ 原子晶体的化学式是否可以代表其分子式_ 原因_,原子晶体中存在较强的共价键不易被破坏。,否,原子晶体是一个三维的网状结构，无小分子存在
6、。,3.常见的原子晶体 某些非金属单质： 金刚石（C）、晶体硅(Si)、 晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等 某些非金属化合物： 碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体 某些氧化物： 二氧化硅（ SiO）晶体、,10928,金刚石的晶体结构示意图,共价键,180,10928,Si,o,二氧化硅的晶体结构示意图,共价键,在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成?,二氧化硅晶体中最小环由十二个原子构成 6个si 6个o ”正确，只是每个环占有的原子个数不同，原子可能占据几个环，所以最简比为 Si : O1：2,解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高 金刚石 碳
7、化硅 晶体硅,学与问,1、怎样从原子结构角度理解金刚石、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？,一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。,知识拓展石墨,石墨晶体结构,知识拓展石墨,石墨（混合型晶体、过度型晶体）,1、石墨为什么很软？ 2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？,3、石墨属于哪类晶体？为什么？,
8、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。,石墨各层均为平面网状结构，各层碳原子之间存在很强的共价键（大键），故熔沸点很高。,石墨为混合键型晶体。,思考4以金刚石为例，说明原子晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同？ 组成微粒不同，原子晶体中只存在原子，没有分子 粒子间相互作用不同，原子晶体中存在的是共价键,思考5为何金刚石的熔沸点高于硅？ C-C键能大于Si-Si和Ge-Ge键，难破坏 思考6为何CO2熔沸点低？而破坏CO2分子却比SiO2更难？ 因为CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体，所以熔化时CO2是破坏范德华力而SiO2是破坏化学键。所以SiO2熔沸点高。 破坏CO
9、2分子与SiO2时，都是破坏共价健，而C-O键能Si-O键能，所以CO2分子更稳定。,4、原子晶体熔、沸点比较规律 在共价键形成的原子晶体中，原子半径小的，键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如：金刚石 碳化硅 晶体硅,原子晶体与分子晶体的比较,归纳1：两个晶体的熔沸点的比较 1、判断二者晶体类型： 一般情况下，原子晶体、离子晶体的熔沸点都高于分子晶体。 2、如果是同种晶体，比较晶体内各微粒之间相互作用力的大小。,归纳2：非金属单质是原子晶体还是分子晶体，可从以下角度进行分析判断： （1）依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断 原子晶体的粒子是_，质点间的作用是_； 分子晶体的粒子是_，质点间的作
10、用是_。 （2）记忆常见的、典型的原子晶体 a、单质：_ b、化合物：_,原子,共价键,分子,分子间作用力(某些含有氢键),金刚石、晶体硅、晶体硼,SiO2、SiC、BN,（3）依据晶体的熔点判断 原子晶体熔、沸点高，常在1000以上； 分子晶体熔、沸点低，常在数百度以下至很低的温度。 （4）依据导电性判断 分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电； 原子晶体多数为非导体，但晶体硅、晶体锗是半导体。 （5）依据硬度和机械性能判断 原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。,【巩固练习】 1下列晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是 ( ) A固态氢 B固态氖 C白磷 D三氧化硫 2. 共价键
11、、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是 ( ) A. 干冰 B. 氯化钠 C. 氢氧化钠 D. 碘,B,B,3在金刚石的晶体中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个CC键间的夹角是 ( ) A6个120 B5个108 C4个10928 D6个10928,4. 支持固态氨是分子晶体的事实是 ( ) A. 氮原子不能形成阳离子 B. 铵离子不能单独存在 C. 常温下，氨是气态物质 D. 氨极易溶于水,D,C,5.石墨晶体是层状结构，在每一层内；每一个碳原于都跟其他3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中
12、7个六元环完全占有的碳原子数是 ( ) A. 10个 B. 18个 C. 24个 D. 14个,D,6. 2003年美国科学杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将CO2加热到1800K，成功制得了类似石英的CO2原子晶体。下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是 ( ) A. 晶体中C、O原子个数比为12 B. 该晶体的熔点、沸点高、硬度大 C. 晶体中COC键角为180 D. 晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构,C,7、氮化硅是一种新合成的材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间的作用力都相同的是 ( ) A、硝石和金刚石 B、晶体
13、硅和水晶 C、冰和干冰 D、萘和蒽,B,8. 碳化硅（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体金刚石晶体硅碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是 （ ） A. B. C. D. ,A,【拓展提高】 1.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300反应获得。 (1)氮化硅晶体属于_晶体。 (2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子与Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式_. (3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为_.,原子,Si3N4,3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl,2.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据,晶体硼的晶体类型属于_晶体，理由是_。 已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由_个硼原子构成。其中BB键的键角为_。共含有_个BB,原子,熔点高、硬度大,12,60,30,