高二化学选修3第三章第二节分子晶体原子晶体课件.ppt

1、第三章晶体结构与性质第三章晶体结构与性质第二节第二节 分子晶体和原子晶体分子晶体和原子晶体 雪花、食盐、冰糖、水晶和电木（酚醛树脂）雪花、食盐、冰糖、水晶和电木（酚醛树脂）这些固体是否属于晶体？若不是晶体，请说明这些固体是否属于晶体？若不是晶体，请说明理由。理由。【复习回顾复习回顾】什么是晶胞？如何计算晶胞中的粒子个数？电木不是晶体，属于高分子化合物，没有固电木不是晶体，属于高分子化合物，没有固定的熔沸点。定的熔沸点。固态固态晶体晶体非晶体非晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体离子晶体离子晶体金属晶体金属晶体微粒间相互作用不同微粒间相互作用不同构成晶体的微粒构成晶体的微粒微粒的种类：微粒的种类

2、：原子、分子、离子等原子、分子、离子等微粒间的作用力：微粒间的作用力：化学键化学键金属键金属键非极性键非极性键极性键极性键共价键共价键离子键离子键配位键配位键氢键氢键范德华力范德华力分子间作用力分子间作用力【观察与思考观察与思考】下列两种晶体有什么共同点？下列两种晶体有什么共同点？碘晶体结构碘晶体结构干冰晶体结构干冰晶体结构1.1.概念：概念：只含分子只含分子的晶体叫分子晶体的晶体叫分子晶体2.2.粒子间相互作用：粒子间相互作用：构成分子晶体的粒子：构成分子晶体的粒子：粒子间相互作用力：粒子间相互作用力：分子内原子间作用力：分子内原子间作用力：一、分子晶体一、分子晶体分子分子分子间分子间作作用

3、力用力 （范德华力和氢键）（范德华力和氢键）共价键共价键（除稀有气体）（除稀有气体）分子内的原子以分子内的原子以 结合，相邻分子结合，相邻分子靠靠 （包括（包括 和和 ）相互吸引）相互吸引共价键共价键分子间作用力分子间作用力范德华力范德华力氢键氢键(1)所有所有：H2O、H2S、NH3、CH4、HX等等(2)部分部分:卤素（素（X2）、）、O2、H2、S8、P4、C60等等(3)部分部分:CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等等(4)几乎所有的几乎所有的：H2SO4、HNO3、H3PO4等等(5)的晶体：的晶体：绝大多数大多数乙醇、乙酸、蔗糖等乙醇、乙酸、蔗糖等3.常常见的分子晶体的分

4、子晶体：非金属氢化物非金属氢化物非金属单质非金属单质非金属氧化物非金属氧化物酸酸有机物有机物【思考与交流思考与交流】1.一个干冰晶胞中平均有几个一个干冰晶胞中平均有几个CO2分子？分子？2.此分子晶体中有哪些作用力？此分子晶体中有哪些作用力？3.与一个与一个CO2分子距离最近且相等的分子距离最近且相等的CO2分子分子共有多少个？共有多少个？干冰晶体结构示意图干冰晶体结构示意图每个二氧化碳分子周围有每个二氧化碳分子周围有1212个二氧化碳分子。个二氧化碳分子。分子的密堆积分子的密堆积分子密堆积分子密堆积（与每个分子（与每个分子（与每个分子（与每个分子距离最近距离最近距离最近距离最近的相同分子共有

5、的相同分子共有的相同分子共有的相同分子共有12121212个个个个 ）氧氧(O2)的晶体结构的晶体结构碳碳60的晶胞的晶胞4.4.分子晶体的结构特征分子晶体的结构特征(1)只有范德华力，无分子间氢键只有范德华力，无分子间氢键 每个分子周围有每个分子周围有1212个紧邻的分子个紧邻的分子 如如：C60、干冰、干冰、O2等等(2)有分子间氢键有分子间氢键 如：如：HF、冰、冰、NH3 水分子之间的主要作用力是水分子之间的主要作用力是 ，由于氢，由于氢键具有键具有 ，故在冰的每个水，故在冰的每个水分子周围只有分子周围只有 紧邻的水分子紧邻的水分子分子密堆积分子密堆积分子非密堆积分子非密堆积氢键氢键饱

6、和性和方向性饱和性和方向性4 4个个1.1.分子晶体有哪些物理特性，为什么？分子晶体有哪些物理特性，为什么？【思考与交流思考与交流】2.2.怎样判断分子间作用力的大小？分子间作用力怎样判断分子间作用力的大小？分子间作用力对分子的熔沸点有什么影响？对分子的熔沸点有什么影响？5.5.分子晶体的物理性质分子晶体的物理性质(1)性质：性质：分子晶体分子晶体熔沸点低熔沸点低、硬度小硬度小、易升易升华华，固体和熔融状态，固体和熔融状态不导电不导电，有些在，有些在水溶液中能导电。水溶液中能导电。(2)本质原因：本质原因：分子间作用力很弱。分子间作用力很弱。5.5.分子晶体的物理性质分子晶体的物理性质(3)熔

7、沸点的比熔沸点的比较：分子分子间作用力越大作用力越大,物物质的熔、沸点越高；具有的熔、沸点越高；具有氢键的分的分子晶体，熔、沸点反常的高。如子晶体，熔、沸点反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。不含不含氢键且且组成和成和结构相似的分子晶体，相构相似的分子晶体，相对分子分子质量量越大，熔、沸点越高。如越大，熔、沸点越高。如SnH4GeH4SiH4CH4。组成成和和结构构不不相相似似的的物物质(相相对分分子子质量量接接近近)，分分子子的的极极性越大，其熔、沸点越高。如性越大，其熔、沸点越高。如CON2，CH3OHCH3CH3。同分异构体，支同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。越多，熔、沸点越低

8、。如如CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH3.-分子间作用力强弱分子间作用力强弱【问题探究问题探究】1.1.水的相对分子质量小于硫化氢的，但为什么水水的相对分子质量小于硫化氢的，但为什么水分子的熔点比分子的熔点比H H2 2S S分子的高？分子的高？2.2.分子晶体是否导电？什么条件下可以导电？分子晶体是否导电？什么条件下可以导电？3.3.怎样判断分子晶体的溶解性？怎样判断分子晶体的溶解性？4.4.冰的密度为何比水小？冰的密度为何比水小？0-4 0-4 水的密度增大水的密度增大 44以上以上 水的密度减小水的密度减小 为什么？为什么？5.5.为何干冰的熔点比冰低，密度比冰高？为何干

9、冰的熔点比冰低，密度比冰高？冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子氢键具有方向性氢键具有方向性分子的非密堆积分子的非密堆积冰中个水分子周围有几个水分子？为什么冰中个水分子周围有几个水分子？为什么?C和和Si同属于第同属于第IVA族元素，而族元素，而CO2和和SiO2的物理性的物理性质却相差很大呢？却相差很大呢？熔点熔点状态（状态（室温）室温）CO2-56.2气体气体SiO21723固体固体观察晶体结构找出共同点观察晶体结构找出共同点组成晶体的粒子：组成晶体的粒子：原子原子粒子间的作用力：粒子间的作用力：共价键共价键形状：形状：空间三维网状空间三维网状二、原子晶体二、原子晶体1 1

10、、定义：、定义：2 2、构成微粒：、构成微粒：3 3、微粒之间的作用：、微粒之间的作用：相邻原子间以共价键相结合而形相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。成的空间网状结构的晶体。原子原子共价键共价键问题讨论：1、原子晶体内是否只存在共价、原子晶体内是否只存在共价键呢呢？2、根据金、根据金刚石石结构特点分析其硬度构特点分析其硬度最大的原因？最大的原因？3、原子晶体在固、原子晶体在固态和熔融状和熔融状态下是下是否能否能够导电？4、总结影响原子晶体熔沸点的因素影响原子晶体熔沸点的因素？4 4、原子晶体物理性质、原子晶体物理性质熔沸点高（与键能大小有关）熔沸点高（与键能大小有关）硬度大硬

11、度大难溶于水难溶于水导电性差（一般不导电）导电性差（一般不导电）5、原子晶体的结构特点、原子晶体的结构特点10928共价键【问题探究问题探究1】金刚石的结构金刚石的结构 金刚石的晶胞金刚石的晶胞学.科.网金刚石的晶体结构金刚石的晶体结构晶体中的最小晶体中的最小环为元元环，每个每个C原子被原子被个六元个六元环共有，每个共有，每个C-C键被被个六个六元元环共有，每个共有，每个环平平摊的的C原子数原子数为_，平，平摊的的C-C键数数为_，则C原子数与原子数与C-C键数之比数之比为_。晶胞中占有晶胞中占有C原子原子个个1/211:26126818010928SiO共价键【问题探究问题探究2】水晶的结构

12、水晶的结构 晶体晶体SiSi晶体晶体SiOSiO2 2SiO2晶胞晶胞学.科.网SiO2晶胞晶胞在在SiO2晶体中每个晶体中每个Si原子原子与与 个个O原子成键原子成键;每个每个O原子与原子与 个个Si原子成键原子成键;Si-O-Si键角为键角为 O-Si-O键角为键角为 ;晶体中的最小环为晶体中的最小环为 元元环，环，平均每个环平摊平均每个环平摊 个个Si原子，平摊原子，平摊 个个O原子原子,Si原子数与原子数与O原子数原子数之为之为 。晶胞中占有晶胞中占有Si原子原子 个个O原子原子 个个 421800109028121/211:28161、怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬

13、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?探究思考探究思考石石墨墨晶晶体体结结构构知识拓展石墨知识拓展石墨学.科.网石墨石墨1、石墨为什么很软？、石墨为什么很软？2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？、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、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状结构，各层之间是范德华力石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。结合，容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（间存在很强的共价键（大大键），故熔沸点，故熔沸点很高。

14、很高。石墨为混合键型晶体石墨为混合键型晶体。例、如右图所示，例、如右图所示，在石墨晶体的层在石墨晶体的层状结构中，每一状结构中，每一个最小的碳环完个最小的碳环完全拥有碳原子数全拥有碳原子数为为_，每个，每个C完完全拥有全拥有CC数为数为_石墨中石墨中CC夹角角为120，CC键长为1.421010m层层间距间距3.351010m23小结：金刚石、石墨的比较小结：金刚石、石墨的比较项目项目金刚石金刚石石墨石墨晶体形状晶体形状晶体中的键或作用力晶体中的键或作用力由最少碳原子形成由最少碳原子形成环的形状与个数环的形状与个数碳原子成键数碳原子成键数键的平均数键的平均数原子的平均数原子的平均数每每个个环环

15、中中正四面体空间网状正四面体空间网状六边形平面层状六边形平面层状共价键共价键共价键与范德华力共价键与范德华力个原子不同面个原子不同面个原子同面个原子同面6*1/6=16*1/2=36*1/12=1/26*1/3=2小结小结：晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体概念概念组成微粒组成微粒 作用力作用力熔沸点熔沸点硬度硬度溶解性溶解性导电性导电性相邻原子间以共价键相结相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构合而形成空间网状结构分子间以分子分子间以分子间作用力结合间作用力结合原子原子分子分子共价键共价键分子间作用力分子间作用力很大很大较小较小很大很大较小较小不溶于任何溶剂不溶于任何溶剂部

16、分溶于水部分溶于水不导电，个别为半导体不导电，个别为半导体固体和熔化状态都固体和熔化状态都不导电，部分溶于不导电，部分溶于水导电水导电【规律律方方法法】判判断断非非金金属属元元素素组成成的的晶晶体是分子晶体体是分子晶体还是原子晶体的方法有：是原子晶体的方法有：(1)依据构成晶体的粒子和粒子依据构成晶体的粒子和粒子间的作用的作用判断判断:原子晶体的构成粒子是原子，原子原子晶体的构成粒子是原子，原子间的作的作用是共价用是共价键；分子晶体的构成粒子是分子，分子分子晶体的构成粒子是分子，分子间的作的作用是范德用是范德华力。力。(2)记忆常常见的的、典典型型的的原原子子晶晶体体。常常见的的原原子子晶晶体体有有：某某些些非非金金属属单质如如硼硼、硅硅、锗等等;某某些些非非金金属化合物如碳化硅、氮化硼、二氧化硅等。属化合物如碳化硅、氮化硼、二氧化硅等。(3)依据晶体的熔、沸点判断：原子晶体熔、沸点依据晶体的熔、沸点判断：原子晶体熔、沸点高，常在高，常在1000以上；分子晶体熔、沸点低，常以上；分子晶体熔、沸点低，常在几百度以下至很低的温度。在几百度以下至很低的温度。(4)依依据据导电性性判判断断：分