《第二節(jié)分子晶體與原子晶體》PPT課件（2課時(shí)）

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1、觀察與思考：下列兩種晶體有什么共同點(diǎn)？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)一、分子晶體一、分子晶體1 1、概念、概念分子間以分子間作用力（范德華力，氫鍵）相分子間以分子間作用力（范德華力，氫鍵）相結(jié)合的晶體叫分子晶體結(jié)合的晶體叫分子晶體（1 1）構(gòu)成分子晶體的粒子是分子。）構(gòu)成分子晶體的粒子是分子。（2 2）粒子間的相互作用是分子間作用力。）粒子間的相互作用是分子間作用力。（3 3）范德華力遠(yuǎn)小于化學(xué)鍵的作用；范德華力遠(yuǎn)小于化學(xué)鍵的作用；（4）分子晶體熔化破壞的是分子間作用力。）分子晶體熔化破壞的是分子間作用力。3、典型的分子晶體：、典型的分子晶體： 非金屬氫化物：非金屬氫化物：H H

2、2 2O O，H H2 2S S，NHNH3 3，CHCH4 4，HXHX 酸：酸：H H2 2SOSO4 4，HNOHNO3 3，H H3 3POPO4 4 部分非金屬單質(zhì)部分非金屬單質(zhì): :X X2 2，O O2 2，H H2 2， S S8 8，P P4 4， C C6060 部分非金屬氧化物部分非金屬氧化物: : COCO2 2， SOSO2 2， NONO2 2， P P4 4O O6 6， P P4 4O O1010 大多數(shù)有機(jī)物：大多數(shù)有機(jī)物：乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖干冰的晶體結(jié)構(gòu)圖典型的晶體結(jié)構(gòu)典型的晶體結(jié)構(gòu)氧（O2）的晶體結(jié)構(gòu)碳60的晶胞思考：思考：1mol冰周圍

3、有冰周圍有 mol氫鍵氫鍵冰中個(gè)水分子周圍有個(gè)水分子形成冰中個(gè)水分子周圍有個(gè)水分子形成什么空間構(gòu)型？什么空間構(gòu)型？24、分子晶體結(jié)構(gòu)特征只有范德華力，無(wú)分子間氫鍵只有范德華力，無(wú)分子間氫鍵分子分子密堆積密堆積每個(gè)分子周圍有每個(gè)分子周圍有1212個(gè)緊鄰的分子，如：個(gè)緊鄰的分子，如：C C6060、干冰干冰 、I I2 2、O O2 2有分子間氫鍵有分子間氫鍵不具有分子密堆積特不具有分子密堆積特征征如如：HF HF 、冰、冰、NHNH3 3 分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間的作分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間的作用力。分子間作用力越大，物質(zhì)熔化和汽化時(shí)用力。分子間作用力越大，物質(zhì)熔化和汽化

4、時(shí)需要的能量就越多，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高。需要的能量就越多，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高。因此，比較分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低，實(shí)際上因此，比較分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低，實(shí)際上就是比較分子間作用力（包括范力和氫鍵）的就是比較分子間作用力（包括范力和氫鍵）的大小大小。5、分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較規(guī)律、分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較規(guī)律（1）組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越）組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔沸點(diǎn)越高。如：大，范德華力越大，熔沸點(diǎn)越高。如：O2N2，HIHBrHCl。（2）分子量相等或相近，極性分子的范德華力）分子量相等或相近，極性分子的范德華力大，熔沸點(diǎn)高，如大，熔沸點(diǎn)

5、高，如CON2（3）含有氫鍵的，熔沸點(diǎn)較高。如）含有氫鍵的，熔沸點(diǎn)較高。如H2OH2TeH2SeH2S，HFHCl，NH3PH3 （4）在烷烴的同分異構(gòu)體中，一般來(lái)說(shuō)，支鏈）在烷烴的同分異構(gòu)體中，一般來(lái)說(shuō)，支鏈數(shù)越多，熔沸點(diǎn)越低。如沸點(diǎn)：正戊烷數(shù)越多，熔沸點(diǎn)越低。如沸點(diǎn)：正戊烷異戊烷異戊烷新戊烷；芳香烴及其衍生物苯環(huán)上的同分異構(gòu)新戊烷；芳香烴及其衍生物苯環(huán)上的同分異構(gòu)體一般按照體一般按照“鄰位鄰位間位間位對(duì)位對(duì)位”的順序的順序。 思考思考1是不是在分子晶體中分子間只存在是不是在分子晶體中分子間只存在范德華力？范德華力？ 思考思考2為什么冰融化為水時(shí)為什么冰融化為水時(shí),密度增大？密度增大？不對(duì)，

6、分子間氫鍵也是一種分子間作用力，不對(duì)，分子間氫鍵也是一種分子間作用力，如冰中就同時(shí)存在著范德華力和氫鍵。如冰中就同時(shí)存在著范德華力和氫鍵。在冰晶體中在冰晶體中, ,每個(gè)分子周圍只有每個(gè)分子周圍只有4 4個(gè)緊鄰的水分子個(gè)緊鄰的水分子, ,由于水由于水分子之間的主要作用力是氫鍵分子之間的主要作用力是氫鍵, ,氫鍵跟共價(jià)鍵一樣具有氫鍵跟共價(jià)鍵一樣具有方向性方向性, ,即氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個(gè)水分子與即氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂角方向的四面體頂角方向的4 4個(gè)相鄰水分子相互吸引個(gè)相鄰水分子相互吸引, ,這一排列使這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不變冰晶體中的水分子

7、的空間利用率不變, ,留有相當(dāng)大的空隙。留有相當(dāng)大的空隙。當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時(shí)當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時(shí), ,熱運(yùn)動(dòng)使冰的結(jié)構(gòu)部分解體熱運(yùn)動(dòng)使冰的結(jié)構(gòu)部分解體, ,水分子間的空隙減小水分子間的空隙減小, ,密度反而增大。密度反而增大。 CO2和和SiO2的一些物理性質(zhì)如下表所示，通過(guò)的一些物理性質(zhì)如下表所示，通過(guò)比較試判斷比較試判斷SiO2晶體是否屬于分子晶體。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，碳元素和硅元素處于元素周期表中同一主族，為什么為什么CO2晶體的熔、沸點(diǎn)很低，而晶體的熔、沸點(diǎn)很低，而SiO2晶體晶體的熔沸點(diǎn)很高？的熔沸點(diǎn)很高？18010928SiO共價(jià)鍵

8、二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖二原子晶體（共價(jià)晶體）二原子晶體（共價(jià)晶體）1 1、概念：、概念：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間立相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。 （1）構(gòu)成原子晶體的粒子是原子；）構(gòu)成原子晶體的粒子是原子； （2）原子晶體的粒子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合；）原子晶體的粒子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合； （3）原子晶體熔化破壞的是共價(jià)鍵。）原子晶體熔化破壞的是共價(jià)鍵。觀察觀察思考思考 對(duì)比分子晶體和原子晶體的數(shù)據(jù)，原子對(duì)比分子晶體和原子晶體的數(shù)據(jù)，原子晶體有何物理特性？晶體有何物理特性？2、原子晶體的物理特性、原子晶體的物理特性 在原子晶體中，由于原子間

9、以較強(qiáng)的在原子晶體中，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)共價(jià)鍵相結(jié)合，而且形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以原子晶體的狀結(jié)構(gòu)，所以原子晶體的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高硬度大硬度大一般不導(dǎo)電一般不導(dǎo)電且難溶于一些常見(jiàn)的溶劑且難溶于一些常見(jiàn)的溶劑3 3、常見(jiàn)的原子晶體、常見(jiàn)的原子晶體 某些非金屬單質(zhì)：某些非金屬單質(zhì)： 金剛石（金剛石（C C）、晶體硅）、晶體硅(Si)(Si)、晶體硼（、晶體硼（B B）、晶體）、晶體鍺鍺(Ge(Ge) )等等 某些非金屬化合物：某些非金屬化合物： 碳化硅（碳化硅（SiCSiC）晶體、氮化硼（）晶體、氮化硼（BNBN）晶體）晶體 某些氧化物：某些氧化物： 二氧

10、化硅（二氧化硅（ SiOSiO）晶體）晶體 對(duì)于原子晶體，一般來(lái)說(shuō)，原子間鍵對(duì)于原子晶體，一般來(lái)說(shuō)，原子間鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，物長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高，硬度越大質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高，硬度越大。4、原子晶體熔、沸點(diǎn)比較規(guī)律、原子晶體熔、沸點(diǎn)比較規(guī)律10928 共價(jià)鍵金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖典型原子晶體的結(jié)構(gòu)典型原子晶體的結(jié)構(gòu) 思考：在金剛石晶體中，每個(gè)碳與周圍思考：在金剛石晶體中，每個(gè)碳與周圍多少個(gè)碳原子成鍵？形成怎樣的空間結(jié)構(gòu)？多少個(gè)碳原子成鍵？形成怎樣的空間結(jié)構(gòu)？最小碳環(huán)由多少個(gè)碳原子組成？它們是否最小碳環(huán)由多少個(gè)碳原子組成？它們是否在同一平面內(nèi)？在同一平面內(nèi)

11、？ 在金剛石晶體中，碳原子個(gè)數(shù)與在金剛石晶體中，碳原子個(gè)數(shù)與C-C鍵數(shù)之比為多少？鍵數(shù)之比為多少？12g金剛石金剛石C-C鍵數(shù)為多少鍵數(shù)為多少NA？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：在金剛石晶體里在金剛石晶體里 每個(gè)每個(gè)碳原子都采取碳原子都采取SP3雜化，被相鄰的雜化，被相鄰的4個(gè)碳原子包圍，以個(gè)碳原子包圍，以共價(jià)鍵跟共價(jià)鍵跟4個(gè)碳原子結(jié)合，形成個(gè)碳原子結(jié)合，形成正四面體正四面體，被包圍的碳原子處于正，被包圍的碳原子處于正四面體的四面體的中心中心。金剛石晶體中所有的金剛石晶體中所有的CC鍵鍵長(zhǎng)相等，鍵角相等鍵鍵長(zhǎng)相等，鍵角相等（10928）；）；晶體中晶體中最小最

12、小的碳環(huán)由的碳環(huán)由6個(gè)碳組成的個(gè)碳組成的六元環(huán)六元環(huán)，且，且不不在同一平面內(nèi)；在同一平面內(nèi)；每每1個(gè)碳被個(gè)碳被 12 個(gè)六元環(huán)共有個(gè)六元環(huán)共有晶體中每個(gè)晶體中每個(gè)C形成形成( 2 )個(gè)個(gè) CC鍵鍵 白球表示 硅原子 SiO2平面結(jié)構(gòu)利用利用金剛石金剛石的結(jié)構(gòu)來(lái)推斷的結(jié)構(gòu)來(lái)推斷SiO2的空間結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)SiO2最小的環(huán)有幾個(gè)原子組成？最小的環(huán)有幾個(gè)原子組成？金剛石的結(jié)構(gòu)12個(gè)（個(gè)（6個(gè)硅個(gè)硅 6個(gè)氧個(gè)氧）18010928SiO共價(jià)鍵二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖SiO2的結(jié)構(gòu)特征：的結(jié)構(gòu)特征：在在SiO2晶體中晶體中 SiO2晶體是由晶體是由Si原子和原子和O原子按原子按1：2的比例所的比例所組成的組

13、成的立體網(wǎng)狀立體網(wǎng)狀的晶體，沒(méi)有單個(gè)分子的晶體，沒(méi)有單個(gè)分子最小最小的環(huán)是的環(huán)是十二十二元環(huán)（元環(huán)（6個(gè)個(gè)Si和和6個(gè)個(gè)O）每每1個(gè)個(gè)Si被被 12 個(gè)十二元環(huán)共有個(gè)十二元環(huán)共有1mol SiO2中含中含4mol SiO鍵鍵分子晶體、原子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的比較分子晶體、原子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的比較 晶體類型晶體類型分子晶體分子晶體原子晶體原子晶體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)粒子間的作用力粒子間的作用力性性質(zhì)質(zhì)硬度硬度溶、沸點(diǎn)溶、沸點(diǎn)導(dǎo)電導(dǎo)電溶解性溶解性構(gòu)成晶體粒子構(gòu)成晶體粒子分子分子原子原子分子間作用力分子間作用力共價(jià)鍵共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)、性質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)較小較小較大較大較低較低很高很高固態(tài)和熔融狀固態(tài)和熔融狀態(tài)都不導(dǎo)電

14、態(tài)都不導(dǎo)電不導(dǎo)電不導(dǎo)電相似相溶相似相溶難溶于常見(jiàn)溶劑難溶于常見(jiàn)溶劑石石墨墨晶晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)知識(shí)拓展石墨知識(shí)拓展石墨（1）石墨中）石墨中C原子以原子以sp2雜化；雜化；（2）石墨晶體中最小環(huán)為六元環(huán)，平均含有）石墨晶體中最小環(huán)為六元環(huán)，平均含有C 2個(gè)，個(gè)，C-C鍵為鍵為 3；（3）石墨分層，層間為范德華力，硬度）石墨分層，層間為范德華力，硬度 小，可導(dǎo)電小，可導(dǎo)電（4）石墨中）石墨中r（C-C）比金剛石中）比金剛石中r（C-C）短。）短。思考：（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？石墨的熔點(diǎn)為什么高于金剛石？石墨的熔點(diǎn)為什么高于

15、金剛石？（3）石墨屬于哪類晶體？）石墨屬于哪類晶體？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。它們都有很強(qiáng)的它們都有很強(qiáng)的C-CC-C共價(jià)鍵。在石墨共價(jià)鍵。在石墨中各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子中各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵（大之間存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵（大鍵）鍵）， C-CC-C鍵長(zhǎng)比金剛石的短，鍵的強(qiáng)度大，鍵長(zhǎng)比金剛石的短，鍵的強(qiáng)度大，故其熔點(diǎn)比金剛石高。故其熔點(diǎn)比金剛石高。石墨為混合鍵型晶體。石墨為混合鍵型晶體。 熔點(diǎn)熔點(diǎn)（） 沸點(diǎn)沸點(diǎn)（）石墨石墨3652365248274827金剛石金剛石

16、 35503550482748271、分析下列物質(zhì)的物理性質(zhì)，判斷其晶體類型：、分析下列物質(zhì)的物理性質(zhì)，判斷其晶體類型： A、碳化鋁，黃色晶體，熔點(diǎn)、碳化鋁，黃色晶體，熔點(diǎn)2200，熔融態(tài)不，熔融態(tài)不 導(dǎo)電導(dǎo)電_； B、溴化鋁，無(wú)色晶體，熔點(diǎn)、溴化鋁，無(wú)色晶體，熔點(diǎn)98 ，熔融態(tài)不導(dǎo)，熔融態(tài)不導(dǎo) 電電_； C、五氟化釩，無(wú)色晶體，熔點(diǎn)、五氟化釩，無(wú)色晶體，熔點(diǎn)19.5，易溶于乙，易溶于乙 醇、氯仿、丙酮中醇、氯仿、丙酮中_； D、物質(zhì)、物質(zhì)A，無(wú)色晶體，熔融時(shí)或溶于水中都能導(dǎo)，無(wú)色晶體，熔融時(shí)或溶于水中都能導(dǎo) 電電_。原子晶體原子晶體分子晶體分子晶體分子晶體分子晶體離子晶體離子晶體2. 氮化硅

17、（氮化硅（Si3N4）是一種新型的耐高溫耐磨）是一種新型的耐高溫耐磨材料，在工業(yè)上有廣泛用途，它屬于材料，在工業(yè)上有廣泛用途，它屬于A.原子晶體原子晶體 B. 分子晶體分子晶體 C. 金屬晶體金屬晶體 D. 離子晶體離子晶體 A3、碳化硅（、碳化硅（SiC）的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)）的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)，其中C原子和原子和S原子的位置是交替的。在下列三原子的位置是交替的。在下列三種晶體種晶體金剛石金剛石 晶體硅晶體硅 碳化硅中，它們的熔碳化硅中，它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是點(diǎn)從高到低的順序是 （ ）A. B. C. D.A4 4、單質(zhì)硼有無(wú)定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)、單質(zhì)

18、硼有無(wú)定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù) 金剛石金剛石晶體硅晶體硅晶體硼晶體硼熔點(diǎn)熔點(diǎn)382316832573沸點(diǎn)沸點(diǎn)510026282823硬度硬度107.09.5（1）晶體硼的晶體類型屬于）晶體硼的晶體類型屬于_晶體，晶體， 理由是理由是_。（2）已知晶體硼結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面）已知晶體硼結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體，其中有體，其中有20個(gè)等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點(diǎn)，每個(gè)等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點(diǎn)，每個(gè)頂點(diǎn)上各有個(gè)頂點(diǎn)上各有1個(gè)個(gè)B原子。通過(guò)視察圖形及推算，此晶原子。通過(guò)視察圖形及推算，此晶體結(jié)構(gòu)單元由體結(jié)構(gòu)單元由_個(gè)硼原子構(gòu)成。其中個(gè)硼原子構(gòu)成。其中BB鍵的鍵鍵的鍵角為角為_(kāi)。分析：分析：晶體硼的熔、沸點(diǎn)和硬度都介于晶體Si和金剛石之間，而金剛石和晶體Si均為原子晶體，B與C相鄰與Si處于對(duì)角線處，則晶體硼也為原子晶體。晶體硼每個(gè)三角形的頂點(diǎn)被5個(gè)三角形所共有，所以，此頂點(diǎn)完全屬于一個(gè)三角形的只占到1/5，每個(gè)三角形中有3個(gè)這樣的點(diǎn)，且晶體B中有20個(gè)這樣的三角形，因此，晶體B中這樣的頂點(diǎn)（B原子）有3/520=12個(gè)。又因晶體硼中的三角形面為正三角形，所以鍵角為60。答案：答案：原子，晶體硼具有很高的熔沸點(diǎn)和很大的硬度；12，60