高中新教材化學(xué)課件選擇性必修分子晶體與共價(jià)晶體

高中新教材化學(xué)課件選擇性必修分子晶體與共價(jià)晶體匯報(bào)人：XX20XX-01-21分子晶體與共價(jià)晶體概述分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子晶體與共價(jià)晶體比較與鑒別分子晶體與共價(jià)晶體在化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用總結(jié)回顧與拓展延伸contents目錄01分子晶體與共價(jià)晶體概述特點(diǎn)分子間作用力較弱，因此分子晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低，硬度較小。分子晶體的溶解性較好，因?yàn)榉肿娱g作用力容易被打破。分子晶體的導(dǎo)電性差，因?yàn)榉肿娱g不存在自由移動(dòng)的電子。定義：分子晶體是由分子組成，分子間通過分子間作用力相互結(jié)合形成的晶體。分子晶體定義與特點(diǎn)共價(jià)晶體的導(dǎo)電性因材料而異，但大多數(shù)共價(jià)晶體是絕緣體或半導(dǎo)體。特點(diǎn)定義：共價(jià)晶體是由原子通過共價(jià)鍵結(jié)合形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。共價(jià)鍵較強(qiáng)，因此共價(jià)晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高，硬度較大。共價(jià)晶體的溶解性較差，因?yàn)楣矁r(jià)鍵不容易被打破。共價(jià)晶體定義與特點(diǎn)0103020405關(guān)系分子晶體和共價(jià)晶體都是晶體的一種類型，它們都由原子構(gòu)成，但在原子間的結(jié)合方式上存在差異。物理性質(zhì)不同由于結(jié)合力的差異，分子晶體和共價(jià)晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)存在明顯差異?；瘜W(xué)性質(zhì)不同分子晶體中的分子可以保持其獨(dú)立性，因此具有較好的溶解性；而共價(jià)晶體中的原子通過共價(jià)鍵緊密結(jié)合，不容易被打破，因此溶解性較差。結(jié)合力不同分子晶體中分子間通過分子間作用力相互結(jié)合，而共價(jià)晶體中原子間通過共價(jià)鍵相互結(jié)合。兩者關(guān)系及區(qū)別02分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)0102分子間作用力類型及影響因素影響因素：分子的極性、相對(duì)分子質(zhì)量、分子間距離等。分子間作用力類型：范德華力、氫鍵等。一般情況下，組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高。熔沸點(diǎn)相似相溶原理，極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑。溶解性一般情況下，組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，密度越大。密度分子晶體物理性質(zhì)變化規(guī)律冰（H2O）每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵，構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，使得水具有一些特殊的物理性質(zhì)，如熔沸點(diǎn)較高、密度比水小等。稀有氣體單原子分子，無(wú)化學(xué)鍵，僅存在微弱的范德華力，熔沸點(diǎn)很低。干冰（CO2）直線型分子，分子間存在范德華力，熔沸點(diǎn)低，易升華。碘（I2）雙原子分子，分子間存在范德華力，受熱易升華，遇冷易凝華。典型分子晶體舉例及分析03共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)共價(jià)鍵類型共價(jià)鍵主要包括σ鍵和π鍵兩種類型。σ鍵是頭碰頭的重疊方式形成的共價(jià)鍵，較為穩(wěn)定；π鍵是由兩個(gè)p電子云側(cè)面重疊形成的共價(jià)鍵，相對(duì)不穩(wěn)定。形成條件共價(jià)鍵的形成需要滿足以下條件：原子間電負(fù)性相近，原子軌道發(fā)生重疊且電子云密度較大，以及自旋方向相反。共價(jià)鍵類型及形成條件共價(jià)晶體的硬度一般較大，熔沸點(diǎn)較高。這是因?yàn)楣矁r(jià)鍵的鍵能較大，原子間結(jié)合力強(qiáng)，使得共價(jià)晶體具有較高的硬度和熔沸點(diǎn)。硬度與熔沸點(diǎn)共價(jià)晶體通常不導(dǎo)電，導(dǎo)熱性也較差。這是因?yàn)楣矁r(jià)晶體中不存在自由電子，無(wú)法形成電流；同時(shí)，原子間以共價(jià)鍵結(jié)合，熱傳導(dǎo)主要通過晶格振動(dòng)進(jìn)行，效率較低。導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性共價(jià)晶體物理性質(zhì)變化規(guī)律典型共價(jià)晶體舉例金剛石、二氧化硅、碳化硅等都是典型的共價(jià)晶體。它們具有硬度大、熔沸點(diǎn)高等特點(diǎn)，且一般不導(dǎo)電、導(dǎo)熱性差。結(jié)構(gòu)分析以金剛石為例，每個(gè)碳原子通過四個(gè)σ鍵與相鄰的四個(gè)碳原子相連，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得金剛石具有極高的硬度和穩(wěn)定性。同時(shí)，由于碳原子間以共價(jià)鍵結(jié)合，金剛石不導(dǎo)電且導(dǎo)熱性差。典型共價(jià)晶體舉例及分析04分子晶體與共價(jià)晶體比較與鑒別分子晶體01由分子構(gòu)成，分子間通過分子間作用力相互結(jié)合，分子內(nèi)部原子間通過共價(jià)鍵連接。常見的分子晶體有稀有氣體、非金屬氫化物、非金屬氧化物等。共價(jià)晶體02由原子構(gòu)成，原子間通過共價(jià)鍵相互連接形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。常見的共價(jià)晶體有金剛石、二氧化硅、碳化硅等。結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致的性質(zhì)差異03分子晶體通常熔沸點(diǎn)較低，硬度較小，而共價(jià)晶體熔沸點(diǎn)較高，硬度較大。此外，分子晶體的導(dǎo)電性通常較差，而共價(jià)晶體在特定條件下可以表現(xiàn)出較好的導(dǎo)電性。結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致性質(zhì)差異X射線衍射實(shí)驗(yàn)通過X射線衍射實(shí)驗(yàn)可以測(cè)定晶體的結(jié)構(gòu)，從而鑒別分子晶體和共價(jià)晶體。分子晶體的衍射圖譜通常表現(xiàn)為彌散的環(huán)狀，而共價(jià)晶體的衍射圖譜則表現(xiàn)為明銳的斑點(diǎn)狀。熱分析實(shí)驗(yàn)通過熱分析實(shí)驗(yàn)可以測(cè)定晶體的熱穩(wěn)定性，從而鑒別不同類型的晶體。例如，分子晶體在加熱時(shí)通常會(huì)直接升華或分解，而共價(jià)晶體則可以承受較高的溫度而不發(fā)生明顯的變化。導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)通過測(cè)定晶體的導(dǎo)電性可以輔助鑒別不同類型的晶體。分子晶體通常不導(dǎo)電，而共價(jià)晶體在特定條件下可以表現(xiàn)出較好的導(dǎo)電性。實(shí)驗(yàn)方法鑒別不同類型晶體量子化學(xué)計(jì)算通過量子化學(xué)計(jì)算方法，可以預(yù)測(cè)和解釋分子晶體和共價(jià)晶體的電子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵性質(zhì)以及相關(guān)的物理和化學(xué)性質(zhì)，為鑒別提供理論支持。分子動(dòng)力學(xué)模擬利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，可以模擬分子晶體和共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，從而輔助鑒別不同類型的晶體。晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)基于已知的化學(xué)成分和條件，利用晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法可以預(yù)測(cè)出可能的晶體結(jié)構(gòu)類型，從而輔助鑒別分子晶體和共價(jià)晶體。理論計(jì)算輔助鑒別手段05分子晶體與共價(jià)晶體在化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用利用分子晶體的特性，可以設(shè)計(jì)和合成具有特定功能的高分子材料，如聚合物、橡膠、纖維等。高分子材料晶體材料復(fù)合材料共價(jià)晶體具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，可用于制備高性能的晶體材料，如半導(dǎo)體材料、光學(xué)材料等。通過將分子晶體與共價(jià)晶體相結(jié)合，可以制備出具有優(yōu)異力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等性能的復(fù)合材料。030201材料科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用舉例

能源科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用舉例太陽(yáng)能電池共價(jià)晶體中的半導(dǎo)體材料可用于制造太陽(yáng)能電池，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。燃料電池分子晶體中的某些化合物可用作燃料電池的電解質(zhì)，提高燃料電池的效率和穩(wěn)定性。儲(chǔ)能材料利用分子晶體和共價(jià)晶體的特性，可以設(shè)計(jì)和合成具有高能量密度和長(zhǎng)壽命的儲(chǔ)能材料，如鋰離子電池、超級(jí)電容器等。共價(jià)晶體中的催化劑可用于大氣污染物的轉(zhuǎn)化和去除，如汽車尾氣凈化、工業(yè)廢氣處理等。大氣污染控制分子晶體中的吸附劑和離子交換劑可用于水處理和廢水處理，如去除重金屬離子、有機(jī)物等。水處理利用分子晶體和共價(jià)晶體的特性，可以設(shè)計(jì)和合成具有高靈敏度和選擇性的環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器，用于檢測(cè)大氣、水質(zhì)等環(huán)境指標(biāo)。環(huán)境監(jiān)測(cè)環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用舉例06總結(jié)回顧與拓展延伸010204關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)總結(jié)回顧分子晶體的構(gòu)成微粒、微粒間作用力、物理性質(zhì)及晶體類型判斷共價(jià)晶體的構(gòu)成微粒、微粒間作用力、物理性質(zhì)及晶體類型判斷分子晶體和共價(jià)晶體的比較典型分子晶體和共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)03輸入標(biāo)題金屬晶體離子晶體拓展延伸：其他類型晶體簡(jiǎn)介由陰陽(yáng)離子通過離子鍵結(jié)合形成的晶體。常見離子晶體包含活潑金屬金屬氧化物、強(qiáng)堿、絕大多數(shù)的鹽等。相鄰原子之間只通過強(qiáng)烈的