《分子晶體與原子晶體》P)5.2

1、第三節(jié)原子晶體與分子晶體我們這個(gè)世界，從不會(huì)給一個(gè)傷心的落伍者頒發(fā)獎(jiǎng)牌。 微粒為分子：分子間作用力（范德華力或氫鍵）微粒為分子：分子間作用力（范德華力或氫鍵）微粒為原子：極性共價(jià)鍵或非極性共價(jià)鍵；微粒為原子：極性共價(jià)鍵或非極性共價(jià)鍵；微粒為離子：離子鍵。微粒為離子：離子鍵。復(fù)習(xí)總結(jié)：復(fù)習(xí)總結(jié)：微粒間作用微粒間作用思考與交流思考與交流石墨和金剛石同屬于碳的單質(zhì)，為什么在硬度上會(huì)相石墨和金剛石同屬于碳的單質(zhì)，為什么在硬度上會(huì)相差如此之大？差如此之大？10928 共價(jià)鍵金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖一原子晶體一原子晶體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

2、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)，且形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以原子晶體的所以原子晶體的熔點(diǎn)和沸

3、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的溶劑且難溶于一些常見的溶劑3 3、常見的原子晶體、常見的原子晶體 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： 二氧化硅（二氧化硅（ SiOSiO）晶體、）晶體、AlAl2 2O O3 310928 共價(jià)鍵 思考：在金剛石晶體中，每個(gè)碳與思考：在金剛石晶體中，每個(gè)碳與周圍多

4、少個(gè)碳原子成鍵？形成怎樣的周圍多少個(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？它們是否在同一平面內(nèi)？組成？它們是否在同一平面內(nèi)？ 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？1:22NA金剛石中每個(gè)金剛石中每個(gè)C C原子以原子以spsp3 3雜化，分別與雜化，分別與4 4個(gè)個(gè)相鄰的相鄰的C C 原子形成原子形成4 4個(gè)個(gè)鍵，故鍵角為鍵，故鍵角為109.5109.5，每個(gè)每個(gè)C C原子的配位數(shù)為原子的配位數(shù)為4 4；每個(gè)每個(gè)C C原子均可與相鄰的原

5、子均可與相鄰的4 4個(gè)個(gè)C C構(gòu)成實(shí)心的正構(gòu)成實(shí)心的正四面體，向空間無限延伸得到立體網(wǎng)狀的金剛四面體，向空間無限延伸得到立體網(wǎng)狀的金剛石晶體，在一個(gè)小正四面體中平均含有石晶體，在一個(gè)小正四面體中平均含有1+41+41/4 =21/4 =2個(gè)碳原子；個(gè)碳原子；【遷移應(yīng)用】關(guān)于金剛石的下列說【遷移應(yīng)用】關(guān)于金剛石的下列說 法中，錯(cuò)誤的是（法中，錯(cuò)誤的是（ ）。）。 A晶體中不存在獨(dú)立的分子晶體中不存在獨(dú)立的分子 B碳原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合碳原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合 C是硬度最大的物質(zhì)之一是硬度最大的物質(zhì)之一 D化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下 也不會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)也不會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)

6、D18010928SiO共價(jià)鍵二氧化硅中二氧化硅中SiSi原子均以原子均以spsp3 3雜化，分別雜化，分別與與4 4個(gè)個(gè)O O原子成鍵，每個(gè)原子成鍵，每個(gè)O O原子與原子與2 2個(gè)個(gè)SiSi原子原子成鍵；成鍵；晶體中的最小環(huán)為十二元環(huán)，其中有晶體中的最小環(huán)為十二元環(huán)，其中有6 6個(gè)個(gè)SiSi原子和原子和6 6個(gè)個(gè)O O原子，含有原子，含有1212個(gè)個(gè)Si-OSi-O鍵；鍵；SiSi原子數(shù)與原子數(shù)與O O原子數(shù)之比為原子數(shù)之比為1 1：2 2?！具w移應(yīng)用】碳化硅的晶體有類似金剛石的【遷移應(yīng)用】碳化硅的晶體有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替

7、的。它與晶體硅和金剛石相比較，正確的是（它與晶體硅和金剛石相比較，正確的是（ ）。）。A熔點(diǎn)從高到低的順序是：熔點(diǎn)從高到低的順序是：金剛石碳化硅晶體硅金剛石碳化硅晶體硅B熔點(diǎn)從高到低的順序是：熔點(diǎn)從高到低的順序是：金剛石晶體硅碳化硅金剛石晶體硅碳化硅C三種晶體中的結(jié)構(gòu)單元都是正四面體結(jié)構(gòu)三種晶體中的結(jié)構(gòu)單元都是正四面體結(jié)構(gòu)D三種晶體都是原子晶體且均為電的良導(dǎo)體三種晶體都是原子晶體且均為電的良導(dǎo)體 A思考思考1原子晶體的化學(xué)式是否可以代表其分子式？原子晶體的化學(xué)式是否可以代表其分子式？ 不能。因?yàn)樵泳w是一個(gè)三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無不能。因?yàn)樵泳w是一個(gè)三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無小分子存在小分子存在。思考

8、思考2以金剛石為例，說明原子晶體的微觀結(jié)構(gòu)與分以金剛石為例，說明原子晶體的微觀結(jié)構(gòu)與分子晶體有哪些不同？子晶體有哪些不同？（1）組成微粒不同，原子晶體中只存在原子，沒有）組成微粒不同，原子晶體中只存在原子，沒有分子。分子。（2）相互作用不同，原子晶體中存在的是共價(jià)鍵）相互作用不同，原子晶體中存在的是共價(jià)鍵。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)律對(duì)于原子晶體，一般來說，原對(duì)于原子晶體，一般來說，原子間鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)子間鍵長(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，鍵越穩(wěn)定，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高，硬度越大。硬度越大。思考思考3為何為何CO2熔沸點(diǎn)低？而破壞熔沸點(diǎn)低？而破

9、壞CO2分子卻比分子卻比SiO2更更難？難？ 因?yàn)镃O2是分子晶體，SiO2是原子晶體，所以熔化時(shí)CO2是破壞范德華力而SiO2是破壞化學(xué)鍵。所以SiO2熔沸點(diǎn)高。破壞CO2分子與SiO2時(shí)，都是破壞共價(jià)鍵，而CO鍵能Si-O鍵能，所以CO2分子更穩(wěn)定。思考思考4怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、碳化硅和鍺的怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、碳化硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降？熔點(diǎn)和硬度依次下降？因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體熔點(diǎn)越高，所以熔點(diǎn)和硬度有如下關(guān)系：金剛石碳化硅鍺?！究偨Y(jié)】非金屬單質(zhì)是原子晶體還是分子晶體的【總結(jié)】非金屬單質(zhì)是原子晶體還是分子晶體的判斷方法判斷方

10、法（1）依據(jù)組成晶體的粒子和粒子間的作用判斷：）依據(jù)組成晶體的粒子和粒子間的作用判斷：原子晶體的粒子是原子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是共價(jià)鍵；原子晶體的粒子是原子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是共價(jià)鍵；分子晶體的粒子是分子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是范德華力。分子晶體的粒子是分子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是范德華力。（2）記憶常見的、典型的原子晶體。）記憶常見的、典型的原子晶體。（3）依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷：原子晶體熔、沸點(diǎn)高，）依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷：原子晶體熔、沸點(diǎn)高，常在常在1000以上；分子晶體熔、沸點(diǎn)低，常在數(shù)百以上；分子晶體熔、沸點(diǎn)低，常在數(shù)百度以下至很低的溫度。度以下至很低的溫度。（4）依據(jù)導(dǎo)電性判斷：分子晶體為非導(dǎo)體，但部）依據(jù)導(dǎo)電性判

11、斷：分子晶體為非導(dǎo)體，但部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電；原子晶體多數(shù)為非導(dǎo)分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電；原子晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體硅、晶體鍺是半導(dǎo)體。體，但晶體硅、晶體鍺是半導(dǎo)體。（5）依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷：原子晶體硬度大，）依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷：原子晶體硬度大，分子晶體硬度小且較脆。分子晶體硬度小且較脆。 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)，含有）石墨晶體中最小環(huán)為六元環(huán)，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，硬度小，）石墨分層，層間為范德華力，硬度小，可導(dǎo)電；可導(dǎo)電

12、；（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）

13、， 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)金剛石高。故其熔點(diǎn)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 3550355048274827例例1. 氮化硅（氮化硅（Si3N4）是一種新型的耐高溫耐）是一種新型的耐高溫耐磨材料，在工業(yè)上有廣泛用途，它屬于磨材料，在工業(yè)上有廣泛用途，它屬于( ) 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 典型例題典型例題A單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下

14、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。通過視察圖形及推算，此晶原子。通過視察圖形及推算，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_。分析：分析：

15、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。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 第三節(jié)第二課時(shí)分子晶體觀察與思考：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)二、分子晶體二、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

16、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 H2 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: : COC

17、O2 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4、分子晶體結(jié)構(gòu)特征只有范德華力，無分子間氫鍵分子密堆積 每個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子，如：C60、干冰 、I2、O2有分子間氫鍵不具有分子密堆積特征 如：HF 、冰、NH3 氧（O2）的晶體結(jié)構(gòu)碳60的晶胞干冰的晶體結(jié)構(gòu)圖思考：思考：1mol冰周圍有？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？ 歸納要點(diǎn)分子的密度取決于晶體歸納要點(diǎn)分子的密度取決于晶體的體積

18、，取決于緊密堆積程度，分子的體積，取決于緊密堆積程度，分子晶體的緊密堆積由以下兩個(gè)因素決定：晶體的緊密堆積由以下兩個(gè)因素決定：（1）范德華力）范德華力（2）分子間氫鍵）分子間氫鍵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)律分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子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)熔間的作用力。分子間作用力越大，物質(zhì)熔化和汽化時(shí)需要的能量就越多，物質(zhì)的熔、化和汽化時(shí)需要的能量就越多，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高。沸點(diǎn)就越高。因此，比較分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低，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（包括范力實(shí)際上就是比

19、較分子間作用力（包括范力和氫鍵）的大小。和氫鍵）的大小。（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)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，一般來說，支鏈）在烷烴的同分異構(gòu)體中，一般來說，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

20、。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)，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個(gè)緊鄰的水分子個(gè)緊鄰的水分子,由于水分子之間的主要作用力是氫鍵由于水

21、分子之間的主要作用力是氫鍵,氫鍵跟共價(jià)氫鍵跟共價(jià)鍵一樣具有方向性鍵一樣具有方向性,即氫鍵的存在迫使在四面體中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心的每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分個(gè)相鄰水分子相互吸引子相互吸引,這一排列使冰晶體中的水分子的空間這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不變利用率不變,留有相當(dāng)大的空隙。當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁榱粲邢喈?dāng)大的空隙。當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時(shí)液態(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,水分子間的水分子間的空隙減小空隙減小,密度反而增大。密度反而增大。思考思考3為何干冰的熔沸點(diǎn)比冰低，密為何干冰的熔沸點(diǎn)比冰低，密度卻比冰大？度卻比冰大？ 由于冰中除了范德華力外