分子晶體與共價晶體課件+2021-2022學(xué)年高中化學(xué)人教版(2019)選擇性必修2

第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)

分子晶體與共價晶體分子晶體只含分子的晶體稱為分子晶體。分子之間靠分子間作用力凝聚而成晶體。分子晶體的特性：熔點低，硬度小。分子晶體常見分子晶體。(1)非金屬氫化物：H2O,H2S,NH3,CH4,HCl等(2)部分非金屬單質(zhì)：X2,O2,N2,C60,P4,S8,Xe等(3)部分非金屬氧化物：CO2,P4O10,SO2等(4)幾乎所有的酸：H2SO4,HNO3等(5)絕大多數(shù)有機(jī)物。分子晶體大多數(shù)分子晶體的特征：如果只有范德華力，以一個分子為中心，其周圍最多可以有12個緊鄰的分子。稱為分子密堆積。與1個C60距離最近的C60有12個分子晶體例1：如圖為C60分子結(jié)構(gòu)模型，是由正五邊形和正六邊形組成的規(guī)則多面體。遵循歐拉定律：多面體頂點數(shù)(V)+面數(shù)(F)-棱數(shù)(E)=2。(1)求C60分子中五邊形和六邊形的數(shù)目a和b。(2)C60分子中每個碳都形成4根鍵，求單鍵和雙鍵的數(shù)目x,y。分子晶體仔細(xì)觀察結(jié)構(gòu)可知1個頂點連3條棱，1條棱連2頂點！根據(jù)均攤法：1個頂點占有1.5條棱！所以E=1.5V=1.5×60=90仔細(xì)觀察結(jié)構(gòu)可知每條棱都由2個面共用！根據(jù)均攤法：1個六邊形占有3條棱，1個五邊形占有2.5條棱！所以2.5a+3b=9060+a+b-90=2分子晶體根據(jù)化學(xué)鍵的知識可知，鍵的數(shù)目=棱的數(shù)目

所以x+y=90根據(jù)電子守恒可知，2x+4y=60×4=240分子晶體例2：C60晶胞為面心立方晶胞，2個最近分子之間的距離為d=1nm,求C60的密度。分子晶體干冰中分子間只有范德華力，一個分子周圍有12個緊鄰的分子。干冰晶體中頂點的CO2分子可以平移到上下面心嗎？不能，C可以重合，O不能，分子取向不同！干冰晶胞是面心立方嗎？分子晶體Cl2,Br2,I2晶體結(jié)構(gòu)相似，都屬于正交晶系，a≠b≠c,α=β=γ=90?。1個晶胞含有4個分子，2種取向。分子晶體生活中見到的冰、雪都是六角形的，這和水分子之間的氫鍵有關(guān)！氫鍵使得水分子之間排列的不夠緊密，有空隙，造成冰的密度比水??！分子晶體冰剛?cè)刍瘯r，部分氫鍵被破壞，水分子間距離減小，密度增大，超過4℃后，密度又開始減小。分子晶體例3：如圖為冰的六方晶胞，晶胞參數(shù)a＝452pm，c＝737pm，γ=120?。O的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0,0,0),(0,0,3/8),(2/3,1/3,1/2)(2/3,1/3,X)。(1)晶胞中會有幾個水分子？(2)氫鍵O－H…O的長度和X？(3)計算冰的密度。分子晶體4個X=1/2+3/8=7/8d=3/8×c=276.4pm分子晶體分子晶體水分子籠包合物分子晶體2017年5月18號，我國對可燃冰進(jìn)行了首次的試采，實現(xiàn)了187個小時連續(xù)不間斷的開采，最終得以穩(wěn)定產(chǎn)氣，也成為了全球第一個掌握該項技術(shù)的國家。分子晶體水分子籠包合物：氣體水合物是一類通過O－H…O氫鍵將H2O分子結(jié)合成三維骨架型的主體結(jié)構(gòu)，在其中有多面體孔穴，孔穴中包含作為客體的氣體小分子，形成籠形水合包合物晶體。根據(jù)客體分子的大小和形狀，水分子可組成多種形式的主體骨架結(jié)構(gòu)。已知有上百種氣體分子和水形成水合包合物。分子晶體A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕(1)已知A、B分別由20、24個水分子組成，請確定構(gòu)成C、D、E籠形多面體的H2O分子數(shù)。分子晶體A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕解：觀察可知水分子數(shù)等于頂點數(shù)V；每個頂點連接3條棱，所以棱數(shù)E=1.5V。面數(shù)F等于各結(jié)構(gòu)上標(biāo)之和根據(jù)多面體歐拉定律V+F-E=2可解得V。分子晶體A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕分子晶體A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕(2)請用題干表示方法寫出足球烯（C60）結(jié)構(gòu)籠形多面體的構(gòu)成。依據(jù)例1的結(jié)構(gòu)可知〔512620〕分子晶體(3)甲烷水合物（nCH4·46H2O）的晶胞是由A和B連接而成的立方晶胞。A的中心位于晶胞的頂點和體心，B的中心在面上。甲烷分子在A或B的中心。①已知B中心的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為：(1/4,1/2,0),(3/4,1/2,0),(0,1/4,1/2)(0,3/4,1/2),(1/2,0,1/4),(1/2,0,3/4)若CH4充滿A和B，求n?分子晶體(3)甲烷水合物（nCH4·46H2O）的晶胞是由A和B連接而成的立方晶胞。A的中心位于晶胞的頂點和體心，B的中心在面上。甲烷分子在A或B的中心。分子晶體(3)甲烷水合物（nCH4·46H2O）的晶胞是由A和B連接而成的立方晶胞。A的中心位于晶胞的頂點和體心，B的中心在面上。甲烷分子在A或B的中心。②已知該晶胞參數(shù)a＝1180pm，計算當(dāng)n=8時，1m3甲烷水合物晶