分子晶體和原子晶體學(xué)案

1、第二節(jié)分子晶體和原子晶體一、分子晶體< 一）、概念：分子間以 <,）相結(jié)合地晶體叫分子晶體 . 注意： <1）構(gòu)成分子晶體地粒子是 .<2 ）在分子晶體中 ,分子內(nèi)地原子間以結(jié)合 ,而相鄰分子靠或相互吸引 .<3 ）范德華力化學(xué)鍵地作用；<4 ）分子晶體熔化破壞地是 .< 二） .分子晶體地物理特性： <1）地熔點(diǎn)和沸點(diǎn) , <2）地硬度 ,揮發(fā) ,升華 <3 ）一般都是體 ,固體和熔融狀態(tài)都導(dǎo)電 . <4 ）分子晶體地溶解性與溶質(zhì)和溶劑地分子地相關(guān)思考： 1、為什么分子晶體熔沸點(diǎn)低、易揮發(fā)、易升華、硬度?。?原因：分子晶體發(fā)生

2、這些變化時(shí)只破壞,很弱 ,克服它時(shí)需要地能量小 .所以分子晶體熔沸點(diǎn)低、易揮發(fā)、易升華、硬度小 .2 、為什么分子晶體在晶體和熔融狀態(tài)均不導(dǎo)電？ 它們?cè)诰w和熔融狀態(tài)均不存在.部分分子晶體溶于水在水分子作用下發(fā)生導(dǎo)電 ,如 HCl,H2SO4 ；有些溶于水與水反應(yīng)生成而導(dǎo)電,SO3,SO2.<三）典型地分子晶體：1. ： H 2O,H 2S,NH 3,CH 4,HX2. ：H2SO4,HNO3,H3PO43.:X2,O2,H2, S8,P4, C604.: CO2, SO2, NO2, P4O6, P4O105.：乙醇 ,冰醋酸 ,蔗糖 絕大多數(shù)全部由鍵形成地和都形成分子晶體,只有很少地

3、一部分全部由鍵形成地和形成原子晶體<如金剛石，晶體硅，SiO2,碳化硅，晶體硼等）<四）分子晶體結(jié)構(gòu)特征1. 分子密堆積每個(gè)分子周圍有個(gè)緊鄰地分子，如：C60、干冰、12、O2不具有分子密堆積特征如： HF 、冰、 NH3冰中1個(gè)水分子周圍有4個(gè)水分子,1mol冰周圍有mol氫鍵.冰中1個(gè)水分子周圍有4個(gè)水分子形成什么空間構(gòu)型？歸納要點(diǎn)分子地密度取決于晶體地體積，取決于緊密堆積程度 ，分子晶體地緊密堆積由以下兩個(gè)因素決定：（1） <2）（五）、分子晶體熔、沸點(diǎn)高低地比較規(guī)律 分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間地作用力.分子間作用力越大 ，物質(zhì)熔化和汽化時(shí)需要地 能量就越多

4、,物質(zhì)地熔、沸點(diǎn)就越高 .因此 ,比較分子晶體地熔、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）地大小 .（ 1）組成和結(jié)構(gòu)相似地物質(zhì) ,相對(duì)分子質(zhì)量越大 ,范德華力 ,熔沸點(diǎn) .如：, <2 ）分子量相等或相近 ,極性分子地范德華力 ,熔沸點(diǎn) ,如<3 ）含有氫鍵地 ,熔沸點(diǎn) .如,> 異戊烷 > 新戊烷；芳<4 ）在烷烴地同分異構(gòu)體中 ,一般來說 ,支鏈數(shù)越多 ,熔沸點(diǎn) .如沸點(diǎn)：正戊烷 香烴及其衍生物苯環(huán)上地同分異構(gòu)體一般按照“鄰位>間位 >對(duì)位”地順序科學(xué)視野：籠裝化合物20 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

5、體.這種晶體地主要?dú)怏w成分是甲烷 , 因而又稱甲烷水合物 . 它地外形像冰 ,而且在常溫常壓下會(huì)迅速分解釋放出可燃地甲烷,因而又稱“可燃冰”1. 下列性質(zhì)適合于分子晶體地是（ >A. 熔點(diǎn)1 070C ,易溶于水，水溶液導(dǎo)電B. 熔點(diǎn)10.31 C，液態(tài)不導(dǎo)電、水溶液能導(dǎo)電C. 能溶于CS2、熔點(diǎn)112.8 C ,沸點(diǎn)444.6 C3D. 熔點(diǎn)97.81 C,質(zhì)軟、導(dǎo)電、密度 0.97 g/cm2 .下列敘述不正確地是 （>A 由分子構(gòu)成地物質(zhì)其熔點(diǎn)一般較低B 分子晶體在熔化時(shí) ,共價(jià)鍵沒有被破壞C 分子晶體中一定存在共價(jià)鍵D 分子晶體中分子間作用力越大 , 其化學(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定3.

6、下列關(guān)于分子晶體地說法中正確地是 <）A. 晶體中分子間作用力越大 ,分子越穩(wěn)定B. 在分子晶體中一定存在共價(jià)鍵C. 冰和干冰都是分子晶體D. 稀有氣體地原子能形成分子晶體4下列各組物質(zhì)各自形成晶體 ,均屬于分子晶體地化合物是（>.ANH3、 HD、 C10H8BPCl3、 CO2、 H2SO4CSO2、 SiO2、 P2O5 DCCl4、 Na2S、 H2O25下列各組晶體物質(zhì)中 ,化學(xué)鍵類型相同 ,晶體類型也相同地是（>.SiO2和SO3晶體硼和HCICO2和SO2晶體硅和金剛石 晶體氖和晶體氮 硫磺和碘A .B .C .D . 、原子晶體1、 定義：相鄰原子間以相結(jié)合形

7、成地空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)地晶體.2、 特點(diǎn)：不存在間個(gè)分子,化學(xué)式只表示 .基本粒子是原子 ,并以結(jié)合向空間發(fā)展形成 .問題：原子晶體為什么呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)呢？因原子晶體中原子間相互作用是共價(jià)鍵, 因?yàn)楣矁r(jià)鍵不同于金屬鍵 ,又不同于離子鍵；它既有飽和性 ,又有方向性 .因而在共價(jià)型晶體中 ,在微粒間相互位置上 ,就既不可能像金屬晶體那樣 ,主要 按等徑圓球盡可能堆積地規(guī)律 , 盡量以高配位數(shù)配置；又不能像離子晶體那樣,主要根據(jù)正、負(fù)離子地半徑大小和數(shù)量地不同比不同取其可能地堆積方式 ,以一定地配位數(shù)相互配置 .共價(jià)鍵地飽和 性和方向性在晶體結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出十分明顯地決定作用.首先在種類型晶體中 ,微粒 原子

8、）地配位數(shù)由具有飽和性地鍵地?cái)?shù)量決定.其次 ,原子之間地聯(lián)結(jié) 鍵合） ,都必須采取一定地方向 .這樣 ,就從根本上決定了晶體結(jié)構(gòu)地空間構(gòu)型.可見原子晶體地結(jié)構(gòu)特征是鍵地飽和性和方向性,它決定了其配位數(shù)比一般金屬晶體和離子晶體都要小 .3、原子晶體地物理性質(zhì)地熔、沸點(diǎn) ,地硬度 ,導(dǎo)電 ,于一般溶劑 . 總結(jié)：原子晶體中 ,各個(gè)原子都和數(shù)個(gè)其他原子以共價(jià)鍵相結(jié)合,使整個(gè)晶體形成了一個(gè)牢固地整體 .因?yàn)樵泳w內(nèi)鍵地飽和性和方向性,決定了這類晶體不具有象金屬那樣地延性、展性和良好地導(dǎo)電性；又因?yàn)楣矁r(jià)鍵地結(jié)合能力比離子鍵地結(jié)合能力強(qiáng),故一般來說 ,其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高 ,硬度較大 .1）、怎樣從原子結(jié)構(gòu)

9、地角度理解金屬石、硅和鍺地熔點(diǎn)和硬度依次下降？從碳到鍺 ,核電荷數(shù)增大 ,電子層數(shù)增多 ,原子半徑增大 ,CC 鍵、 Si Si 鍵和 GeGe 鍵地鍵 長(zhǎng)依次增大 .鍵長(zhǎng)越短 ,共價(jià)鍵越牢固 ,而熔化時(shí)破壞地是共價(jià)鍵,因此共價(jià)鍵地穩(wěn)定性是C C鍵Si Si鍵Ge Ge鍵.所以,金剛石、晶體硅和晶體鍺地熔點(diǎn)和硬度依次下降2）、“含有共價(jià)鍵地晶體叫做原子晶體.”這種說法對(duì)嗎？為什么？不對(duì).如： HCl、 H2O、 CO2、 CH 3CH 2OH 分子中都有共價(jià)鍵 ,而它們都是分子晶體；又如：金 剛石、晶體硅、 SiC、 SiO2 中也都有共價(jià)鍵 ,它們卻都是原子晶體 .只有相鄰原子間以共價(jià)鍵結(jié)合

10、 形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)地晶體才是原子晶體 .4、常見原子晶體少數(shù)非金屬單質(zhì) 如金剛石、單晶硅、晶體硼、晶體鍺等）；少數(shù)非金屬化合物 碳化硅SiC、二氧化硅SiO2、氮化硼B(yǎng)N等）.5、常見原子晶體模型金剛石金剛石是世上已知最硬地物質(zhì) ,且熔點(diǎn)很高 ,人很名貴地寶石 .金剛石是最典型地原子晶體 .宏 觀世界是由碳原子以共價(jià)單鍵結(jié)合而成地 ,其中 ,每一個(gè)碳原子都和三個(gè)與其相鄰地碳原子形成典 型地正四面體共價(jià)鍵基團(tuán)CC4,所有地CC4在空間連續(xù)分布，每一個(gè)碳原子地配位數(shù)均為4如圖所示）；若從圖中取出一個(gè)立方單位 ,即為金剛石地晶胞 如圖所示） .在金剛石晶胞中 ,頂點(diǎn)和面心 上各有一個(gè)碳原子 ,另每個(gè)

11、頂點(diǎn)上地碳原子和經(jīng)過該頂點(diǎn)地三個(gè)面面心地碳原子所構(gòu)成地正四面 體地中心也含有一個(gè)碳原子 ,即每個(gè)金剛石晶胞中平均擁有 4個(gè)碳原子 .問：金剛石晶體中，碳原子地雜化方式為什么？碳碳鍵地夾角為多少？晶體中 ,最小碳環(huán)中地碳原子數(shù)為多少？共用同一碳原子數(shù)地碳環(huán)數(shù)為多少？晶體中 ,碳原子數(shù)與碳碳共價(jià)鍵數(shù)之比為多少？如將金剛石中地碳原子全部換成硅原子,那就是晶體硅；如將其中一半地碳原子換成硅原子,那就是金剛砂SiC).同樣都是原子晶體【練習(xí)一】試比較金剛石、碳化硅和晶體硅地熔點(diǎn)高低解釋：因從金剛石到晶體硅再到碳化硅，其地化學(xué)鍵分別是 C C、C Si和SiSi,鍵長(zhǎng)依次增長(zhǎng),鍵能依次降低，故熔點(diǎn)逐漸降低

12、二氧化硅在二氧化硅晶體中，硅原子和氧原子經(jīng) 共價(jià)鍵結(jié)合，每一個(gè)硅原子周圍有四個(gè)氧原子，每 個(gè)氧原子周圍有有個(gè)硅原子 如右圖)，它們地配位 數(shù)分別為4和2.問：二氧化硅中硅原子和氧原子地個(gè)數(shù)比為多少？二氧化硅晶體中 SiO鍵地鍵角為多少？二氧化硅晶體中硅原子與SiO鍵數(shù)之比為多少？二氧化硅晶體中最小環(huán)上地原子數(shù)為多少？小結(jié)：同金剛石地晶胞一樣氧化硅地晶胞也是立方體.8個(gè)頂點(diǎn)和6個(gè)面地面心都是0原共用同一硅原子、共用同一氧原子地最小環(huán)各為多少個(gè)?0原子；在每個(gè)正子，在每個(gè)頂點(diǎn)和過該頂點(diǎn)地三個(gè)面地面心所形成地正四面體地體心另有一個(gè) 四面體中，中心地0原子與四個(gè)處于頂點(diǎn)地0原子之間各有一個(gè)Si原子.【

13、總結(jié)】本節(jié)課地們學(xué)習(xí)了原子晶體，它是原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成地空間結(jié)構(gòu)上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了分子晶體，現(xiàn)將這兩種晶體地區(qū)別比較如下:晶體類型原子晶體分子晶體組成微粒原子分子微粒間作用力共價(jià)鍵分子間作用力熔、沸點(diǎn)很咼較低硬度很大較小溶解性不溶于任何溶劑部分溶于水導(dǎo)電性不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體不導(dǎo)電,部分溶于水導(dǎo)電【隨堂練習(xí)】1、在a mol金剛石中含C C鍵數(shù)為)23232323A . 4aX 6.02 x 10 B. ax 6.02x 10 C . 2aX 6.02 x 10 D . 8ax 6.02 x 102、 有關(guān)晶體地?cái)⑹稣_地是 )A 在SiO2晶體中，由Si、O原子構(gòu)成地最小單元環(huán)中共有8

14、個(gè)原子B. 在12 g金剛石中，含C C共價(jià)鍵鍵數(shù)為4NaC. 干冰晶體熔化只需克服分子間作用力D 分子晶體無論在固態(tài)或熔化狀態(tài)下均不導(dǎo)電3、 科學(xué)家在40 Gpa高壓下，用激光器加熱到1800 K,成功合成出一氧化碳原子晶體.下列有關(guān)這種二氧化碳原子晶體地?cái)⑹稣_地是 )A .晶體中每摩碳原子與 4 mol氧原子形成共價(jià)鍵B .容易液化，可用做致冷材料C.硬度很大，可做耐磨材料D 具有很高地熔沸點(diǎn)，還具有很大地硬度4、 據(jù)報(bào)道：用激光可將置于鐵室中地石墨靶上地碳原子“炸松”，再用一個(gè)射頻電火花噴射出氮?dú)猓墒固?、氮原子結(jié)合成碳氮化合物地薄膜，該碳氮化合物地硬度比金剛石更堅(jiān)硬，則下列分析正確地是)A 該碳氮化合物呈片層結(jié)構(gòu)B 該碳氮化合物呈立體結(jié)構(gòu)C.該碳氮化合物中 C N鍵長(zhǎng)比金剛石地 CC鍵長(zhǎng)長(zhǎng)D .相鄰主族非金屬元素形成地化合物地硬度比單質(zhì)小5、有關(guān)晶體地下列說法中，正確地是)A .晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定B .原子晶體中共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高C.冰熔化時(shí)，水分子中共價(jià)鍵發(fā)生斷裂D .原子晶體中只存在極性共價(jià)鍵，不可能存在其他類型地化學(xué)鍵6. 右圖為金剛石地晶體結(jié)構(gòu)每個(gè)C原子、每條CC鍵被多少個(gè)六元環(huán)共用?7 .右圖為晶體硼地基本結(jié)構(gòu)單元，已知它為正二十面體有二十個(gè)等邊 角形和一