高二化學(xué)選修3第三章第3節(jié)分子晶體與原子晶體課件

1、第三節(jié) 分子晶體與原子晶體回顧回顧: :1 1、什么叫晶體？什么叫非晶體？、什么叫晶體？什么叫非晶體？2 2、晶體與非晶體在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上有什么差異？、晶體與非晶體在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上有什么差異？3 3、利用分?jǐn)偡ㄓ嬎憔О辛Ｗ訑?shù)目、利用分?jǐn)偡ㄓ嬎憔О辛Ｗ訑?shù)目水晶碘晶體結(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)nacl晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)5 5、典型的分子晶體：、典型的分子晶體：氧（o2）的晶體結(jié)構(gòu)碳60的晶胞6 6、分子晶體結(jié)構(gòu)特征、分子晶體結(jié)構(gòu)特征（1 1）密堆積）密堆積 有分子間氫鍵有分子間氫鍵氫鍵具有方向性氫鍵具有方向性,使晶體中使晶體中的空間利率不高的空間利率不高,留有相當(dāng)大的空隙留有相當(dāng)大的空隙

2、.這種晶體不這種晶體不具有分子密堆積特征。如具有分子密堆積特征。如：hf 、nh3、冰（每、冰（每個水分子周圍只有個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子）。個緊鄰的水分子）。（2 2）非密堆積）非密堆積 只有范德華力，無分子間氫鍵只有范德華力，無分子間氫鍵分子密分子密堆積。這類晶體每個分子周圍一般有堆積。這類晶體每個分子周圍一般有12個緊個緊鄰的分子，如：鄰的分子，如：c60、干冰、干冰 、i2、o2。 許多氣體可以與水形成水合物晶體。最早發(fā)許多氣體可以與水形成水合物晶體。最早發(fā)現(xiàn)這類水合物晶體的是現(xiàn)這類水合物晶體的是1919世紀(jì)初的英國化學(xué)家世紀(jì)初的英國化學(xué)家戴維，他發(fā)現(xiàn)氯可形成化學(xué)式為戴維，他發(fā)

3、現(xiàn)氯可形成化學(xué)式為clcl2 28h8h2 20 0的水合的水合物晶體。物晶體。2020世紀(jì)末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海底存在大量世紀(jì)末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海底存在大量天然氣水合物晶體。這種晶體的主要氣體成分天然氣水合物晶體。這種晶體的主要氣體成分是甲烷，是甲烷， 因而又稱甲烷水合物。它的外形像因而又稱甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常溫常壓下會迅速分解釋放出可燃冰，而且在常溫常壓下會迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱的甲烷，因而又稱“可燃冰可燃冰” 科學(xué)視野：天然氣水合物科學(xué)視野：天然氣水合物一種潛在的能源一種潛在的能源4、水分子間存在著氫鍵的作用，使、水分子間存在著氫鍵的作用，使水分子彼此結(jié)合而成（水分子彼此

4、結(jié)合而成（h2o）n。在。在冰中每個水分子被冰中每個水分子被4個水分子包圍形個水分子包圍形成變形的正四面體，通過成變形的正四面體，通過“氫鍵氫鍵”相相互連接成龐大的分子晶體，其結(jié)構(gòu)如互連接成龐大的分子晶體，其結(jié)構(gòu)如圖：試分析：圖：試分析：1mol 冰中有冰中有 mol氫鍵？氫鍵？h2o的熔沸點比的熔沸點比h2s高還是低？為高還是低？為什么？什么？2氫鍵氫鍵 討論討論coco2 2和和siosio2 2的一些物理性質(zhì)如下所示，通過的一些物理性質(zhì)如下所示，通過比較，判斷比較，判斷siosio2 2晶體是否屬于分子晶體晶體是否屬于分子晶體。結(jié)論：結(jié)論：sio2不是分子晶體。不是分子晶體。那么那么si

5、o2是什么晶體呢？是什么晶體呢？在冰的晶體中，每個水分子周圍只有在冰的晶體中，每個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子。個緊鄰的水分子。盡管氫鍵比共價鍵弱得多，不屬于化學(xué)鍵，卻跟共價鍵一盡管氫鍵比共價鍵弱得多，不屬于化學(xué)鍵，卻跟共價鍵一樣具有方向性，即氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個水樣具有方向性，即氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個水分子與四面體頂角方向的分子與四面體頂角方向的4個相鄰水分子相互吸引。這一個相鄰水分子相互吸引。這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙。當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時，熱運動使冰的結(jié)構(gòu)部的空隙。當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁?/p>

6、液態(tài)水時，熱運動使冰的結(jié)構(gòu)部分解體，水分子間的空隙減小，密度反而增大，超過分解體，水分子間的空隙減小，密度反而增大，超過4時，才由于熱運動加劇，分子間距離加大，密度漸漸減小。時，才由于熱運動加劇，分子間距離加大，密度漸漸減小?？扇急⒃泳w二、原子晶體 1 1、定義：原子間以共價鍵相結(jié)合而形成、定義：原子間以共價鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。 2 2、構(gòu)成微粒：原子、構(gòu)成微粒：原子 3 3、微粒之間的作用：、微粒之間的作用： 4 4、氣化或熔化時破壞的作用力：、氣化或熔化時破壞的作用力： 5 5、物理性質(zhì)：、物理性質(zhì)： 熔沸點高，硬度大，難溶于一般溶劑。熔沸點高

7、，硬度大，難溶于一般溶劑。 （共價鍵鍵能越大，熔沸點越高，硬度越大）（共價鍵鍵能越大，熔沸點越高，硬度越大）共價鍵共價鍵共價鍵共價鍵6、常見原子晶體、常見原子晶體（1）某些非金屬單質(zhì)：硼（）某些非金屬單質(zhì)：硼（b）、硅）、硅（si）、鍺（）、鍺（ge）、金剛石（）、金剛石（c）等）等（2）某些非金屬化合物：）某些非金屬化合物：sic、bn等等（3）某些氧化物：）某些氧化物：sio2、 等等10928 共價鍵共價鍵思考：思考： （1）在金剛石晶體中）在金剛石晶體中,c采取什采取什么雜化方式？每個么雜化方式？每個c與多少個與多少個c成成鍵？最小碳環(huán)由多少個碳原子組鍵？最小碳環(huán)由多少個碳原子組成？它

8、們是否在同一平面內(nèi)？成？它們是否在同一平面內(nèi)？ （2）在金剛石晶體中，）在金剛石晶體中，c原子原子個數(shù)與個數(shù)與cc鍵數(shù)之比為多少？鍵數(shù)之比為多少？ （3）12克金剛石中克金剛石中cc鍵數(shù)鍵數(shù)為多少為多少na？7 7、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碳原子都采取每個碳原子都采取sp3雜化，以共價鍵跟雜化，以共價鍵跟4個碳原子個碳原子結(jié)合，形成正四面體，。結(jié)合，形成正四面體，。這些正四面體向空間發(fā)展，這些正四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成一個堅實的，彼此聯(lián)結(jié)的空間網(wǎng)狀晶體。構(gòu)成一個堅實的，彼此聯(lián)結(jié)的空間網(wǎng)狀晶體。金剛金剛石晶體中所有的石晶體中

9、所有的cc鍵長相等，鍵角相等鍵長相等，鍵角相等（10928）；）；晶體中最小的碳環(huán)由晶體中最小的碳環(huán)由6個碳組成，且個碳組成，且不在同一平面內(nèi)；不在同一平面內(nèi)；晶體中晶體中c原子與原子與cc鍵數(shù)之比為：鍵數(shù)之比為：1：218010928sio共價鍵共價鍵18010928sio下一頁共價鍵10928 返回共價鍵思考思考1：在：在sio2晶體中每個硅原子周圍緊晶體中每個硅原子周圍緊鄰的氧原子有多少個？每個氧原子周圍緊鄰的氧原子有多少個？每個氧原子周圍緊鄰的硅原子有多少個？在鄰的硅原子有多少個？在sio2晶體中硅晶體中硅原子與氧原子個數(shù)之比是多少？原子與氧原子個數(shù)之比是多少？思考思考2：1mol二氧

10、化硅的晶體含幾摩的二氧化硅的晶體含幾摩的si-o 鍵3:在二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)中在二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)中,最小的環(huán)由最小的環(huán)由幾個原子構(gòu)成幾個原子構(gòu)成?sio2的結(jié)構(gòu)特征的結(jié)構(gòu)特征：在：在sio2晶體中晶體中每每個個si原子周圍結(jié)合原子周圍結(jié)合4個個o原子；每個原子；每個o原子跟原子跟2個個si原子相結(jié)合。原子相結(jié)合。sio2晶體是晶體是由由si原子和原子和o原子按原子按1：2的比例所組成的比例所組成的立體網(wǎng)狀的晶體。的立體網(wǎng)狀的晶體。最小的環(huán)是由最小的環(huán)是由6個個si原子和原子和6個個o原子組成的原子組成的12元環(huán)。元環(huán)。1mol sio2中含中含4mol sio鍵鍵解釋：結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原

11、子半徑越解釋：結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點越高小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點越高金剛石硅鍺金剛石硅鍺學(xué)與問學(xué)與問 1 1、怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、硅、怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、硅和鍺的熔點和硬度依次下降？和鍺的熔點和硬度依次下降？2 2、“具有共價鍵的晶體叫做原子晶體具有共價鍵的晶體叫做原子晶體”。這種說法對嗎？為什么這種說法對嗎？為什么？知識拓展石墨知識拓展石墨石墨為層狀結(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，所以石墨很軟。容易滑動，所以石墨很軟。石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強的共價鍵，故熔沸點很高。存在很強的共價鍵，故熔沸點很高。石墨為混合鍵型晶體石墨為混合鍵型晶體。例例4：石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)，層石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)為平面正