第三章第二节分子晶体与原子晶体优秀课件.ppt

1、碘晶体结构碘晶体结构干冰晶体结构干冰晶体结构1 1、概念：、概念：2 2、组成微粒：、组成微粒：3 3、粒子间作用力：、粒子间作用力：(4)溶解性：相似相溶溶解性：相似相溶思考：如何解释分子晶体的物理性质？思考：如何解释分子晶体的物理性质？分子晶分子晶体的物体的物理性质理性质熔沸点熔沸点较低较低,易升华易升华硬度硬度小小。溶解性溶解性：相：相似相溶。似相溶。,破破坏时耗坏时耗能少能少决定决定5 5、典型的分子晶体、典型的分子晶体：氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞6 6、分子晶体结构特征、分子晶体结构特征（1 1）密堆积）密堆积 有分子有分子间间氢键氢键氢键具有方向性氢键具有方向性,使晶体中使晶

2、体中的空间利率不高的空间利率不高,留有相当大的空隙留有相当大的空隙.这种晶体不这种晶体不具有分子密堆积特征。如具有分子密堆积特征。如：HF、NH3、冰（每、冰（每个水分子周围只有个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。个紧邻的水分子）。（2 2）非密堆积）非密堆积 只有范德华力只有范德华力，无无分子间分子间氢键氢键分子分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12个个紧邻的分子，如：紧邻的分子，如：C60、干冰、干冰、I2、O2。趣味实验与思考：趣味实验与思考：取两块大小相同的干冰，在一块干取两块大小相同的干冰，在一块干冰中央挖一个小穴，撒入一些镁粉，用冰中央挖一个小

3、穴，撒入一些镁粉，用红热的铁棒把镁点燃，将另一块干冰盖红热的铁棒把镁点燃，将另一块干冰盖上上 现象现象：镁继续燃烧，像冰灯装了电灯泡一样发：镁继续燃烧，像冰灯装了电灯泡一样发出耀眼白光出耀眼白光原因原因：干冰易升华，干冰易升华，且且2Mg+CO2=C+2MgO高温高温指导阅读：指导阅读：P67：科学视野：科学视野：天然气水合物天然气水合物 一种潜在的能源一种潜在的能源 明确明确：1）可燃冰中含哪些气体？）可燃冰中含哪些气体？2）可燃冰的大致结构如何？）可燃冰的大致结构如何？3）若可燃冰里的气体全是甲烷，理想）若可燃冰里的气体全是甲烷，理想的甲烷水合物的化学式是什么？的甲烷水合物的化学式是什么？

4、4）为什么说可燃冰是一种巨大的潜在）为什么说可燃冰是一种巨大的潜在能源？能源？小结小结:1 1、分子晶体：由分子构成。相邻分子靠分子间作用力、分子晶体：由分子构成。相邻分子靠分子间作用力相互吸引。相互吸引。2 2、分子晶体物理特性：低熔点、易升华、硬度很小、分子晶体物理特性：低熔点、易升华、硬度很小、固态时不导电等。固态时不导电等。3 3、常见分子晶体分类：、常见分子晶体分类：(1)(1)所有非金属氢化物所有非金属氢化物 (2)(2)部分非部分非金属单质，金属单质，(3)(3)部分非金属氧化物部分非金属氧化物(4)(4)几乎所有的酸几乎所有的酸(而碱而碱和盐则是离子晶体和盐则是离子晶体 (5)

5、(5)绝大多数有机物的晶体。绝大多数有机物的晶体。比较比较CO2和和SiO2的一些物理性质和的一些物理性质和结构，试判断结构，试判断SiO2晶体是否属于分子晶体是否属于分子晶体。晶体。二、原子晶体二、原子晶体 1 1、定义、定义：所有原子都以共价键相互结合，：所有原子都以共价键相互结合，整块晶体是一个三维的共价键网状结构的晶整块晶体是一个三维的共价键网状结构的晶体。又称体。又称共价晶体共价晶体（是一个（是一个“巨分子巨分子”）2 2、构成微粒、构成微粒：3 3、微粒之间的作用、微粒之间的作用：4 4、气化或熔化时破坏的作用力、气化或熔化时破坏的作用力：原子原子 (不存在单个分子或离子）不存在单

6、个分子或离子）共价键共价键共价键共价键某些原子晶体的熔点和硬度某些原子晶体的熔点和硬度 对比冰、干冰与上表中物质的物理性质可对比冰、干冰与上表中物质的物理性质可以得出原子晶体有哪些物理特性？为什么？以得出原子晶体有哪些物理特性？为什么？5、物理性质、物理性质：1）熔沸点高；）熔沸点高；2）硬度大；）硬度大；3）难溶于一般溶剂。）难溶于一般溶剂。4）一般不导电，少数如硅晶体）一般不导电，少数如硅晶体可做半导体可做半导体思考：如何解释原子晶体的物理性质？思考：如何解释原子晶体的物理性质？原子晶原子晶体的物体的物理性质理性质熔沸点熔沸点高高,硬度硬度大大。难溶于一般难溶于一般溶剂。溶剂。一般不导电，

7、一般不导电，少数如硅晶体少数如硅晶体可做半导体可做半导体,破坏时破坏时耗能多耗能多决定决定（共价键键能越大，熔沸点越高，硬度越大）（共价键键能越大，熔沸点越高，硬度越大）1 1、怎样从原子结构的角度理解金、怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降降?2 2“具有共价键的晶体叫做原子具有共价键的晶体叫做原子晶体晶体”。这种说法对吗。这种说法对吗?为什么为什么?探究思考探究思考6、常见原子晶体、常见原子晶体（1）某些非金属单质）某些非金属单质：硼（：硼（B）、硅）、硅（Si）、锗（）、锗（Ge）、金刚石（）、金刚石（C）等）等（2）某些非金属化合物）

8、某些非金属化合物：SiC（金刚（金刚砂）、砂）、BN等等（3）某些氧化物）某些氧化物：SiO2等等10928 共价键共价键思考：思考：（1）在金刚石晶体中）在金刚石晶体中,C采取什采取什么杂化方式？每个么杂化方式？每个C与多少个与多少个C成成键？形成怎样的空间结构？每个键？形成怎样的空间结构？每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？最小碳环由多少个碳原子组个？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？成？它们是否在同一平面内？（2）在金刚石晶体中，）在金刚石晶体中，C原子原子个数与个数与CC键数之比为多少？键数之比为多少？（3）12克金刚石中克金刚石中CC键数键

9、数为多少为多少NA？7 7、典型的原子晶体的结构特征：、典型的原子晶体的结构特征：1）金刚石的结构特征）金刚石的结构特征：在金刚石晶体里：在金刚石晶体里每个碳原子都采取每个碳原子都采取SP3杂化，被相邻的杂化，被相邻的4个碳原子包个碳原子包围，以共价键跟围，以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体，被包个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心。围的碳原子处于正四面体的中心。这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体。联结的空间网状晶体。所有的所有的CC键长相等，键角相等（键长相等，键角相等（10928）；）；最小

10、的碳环由最小的碳环由6个碳组成，且不在同一平面内；个碳组成，且不在同一平面内；每个每个C参与了参与了4条条CC键的形成，而在每条键中的键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故贡献只有一半，故C原子与原子与CC键数之比为：键数之比为：1：（4 x）=1：2天然金刚石天然金刚石琢磨的金刚石（钻石）琢磨的金刚石（钻石）阅读阅读“科学视野科学视野”了解天然金刚石的形了解天然金刚石的形成和金刚石的人工合成成和金刚石的人工合成18010928Sio共价键共价键思考思考1：在：在SiO2晶体中每个硅原子周围紧晶体中每个硅原子周围紧邻的氧原子有多少个？每个氧原子周围紧邻的氧原子有多少个？每个氧原子周围紧邻的硅

11、原子有多少个？在邻的硅原子有多少个？在SiO2晶体中硅晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？原子与氧原子个数之比是多少？思考思考2：在：在SiO2晶体中每个硅原子连接有晶体中每个硅原子连接有几个共价键？每个氧原子连接有几个共价几个共价键？每个氧原子连接有几个共价键？硅原子个数与键？硅原子个数与SiO共价键个数之比共价键个数之比是多少？氧原子个数与是多少？氧原子个数与SiO共价键个数共价键个数之比是多少？之比是多少？思考思考3:在二氧化硅的晶体结构中在二氧化硅的晶体结构中,最小的环最小的环由几个原子构成由几个原子构成?2）SiO2的结构特征的结构特征：在：在SiO2晶体中晶体中每个每个Si原子原子

12、都采取都采取SPSP3 3杂化杂化和和4个个O原子原子形成形成4个共价键，每个个共价键，每个Si原子周围结合原子周围结合4个个O原子；同时，每个原子；同时，每个O原子跟原子跟2个个Si原子相结合。实际上，原子相结合。实际上，SiO2晶体是由晶体是由Si原子和原子和O原子按原子按1：2的比例所组成的的比例所组成的立体网状的晶体。立体网状的晶体。最小的碳环是由最小的碳环是由6个个Si原子和原子和6个个O原原子组成的子组成的12元环。元环。1mol SiO2中含中含4mol SiO键键晶体晶体SiO2的多种重要用途：的多种重要用途：制造制造：水泥、水泥、玻璃、玻璃、人造宝石、人造宝石、单晶硅、单晶硅

13、、硅光电池、硅光电池、芯片、芯片、光导纤维光导纤维思考思考：金刚砂可看成是金刚石中一半的碳原子金刚砂可看成是金刚石中一半的碳原子换成了硅原子，请说出金刚砂的晶体结构特征。换成了硅原子，请说出金刚砂的晶体结构特征。碳原子、硅原子都采取碳原子、硅原子都采取SPSP3 3杂化，杂化，每个碳原子每个碳原子被相邻的被相邻的4 4个硅原子包围且以共价键相结合，形个硅原子包围且以共价键相结合，形成四面体，被包围的碳原子处于四面体的中心；成四面体，被包围的碳原子处于四面体的中心；每个硅原子被相邻的每个硅原子被相邻的4 4个碳原子包围且以共价键个碳原子包围且以共价键相结合，形成四面体，被包围的硅原子处于四相结合

14、，形成四面体，被包围的硅原子处于四面体的中心。面体的中心。这些四面体向空间发展，构成一个坚实的，这些四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体。彼此联结的空间网状晶体。最小的环是最小的环是6 6元环，由元环，由3 3个碳和个碳和3 3个硅组成，且个硅组成，且不在同一平面内；不在同一平面内；每个每个C C、SiSi均可形成均可形成4 4条条C CSiSi键的形成键的形成练习练习1、分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：1）碳化铝，黄色晶体，熔点）碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态，熔融态不导电；不导电；_2）溴化铝，无色晶体，熔点）溴化

15、铝，无色晶体，熔点98，熔融态不，熔融态不导电；导电；_3）五氟化钒，无色晶体，熔点）五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；于乙醇、氯仿、丙酮中；_1 1）下列物质属于分子晶体的化合物是（）下列物质属于分子晶体的化合物是（）A A、石英、石英 B B、硫磺、硫磺 C C、干冰、干冰 D D、食盐、食盐C练习练习2：2 2）干冰气化时，下列所述内容发生变化的是）干冰气化时，下列所述内容发生变化的是A A、分子内共价键、分子内共价键 B B、分子间作用力、分子间作用力C C、分子间距离、分子间距离 D D、分子间的氢键、分子间的氢键BC3 3）冰醋酸固体中不存在的作用力

16、是（）冰醋酸固体中不存在的作用力是（）A A、离子键、离子键 B B、极性键、极性键 C C、非极性键、非极性键 D D、范德华力、范德华力A练习练习3：水分子间存在着氢键的作用，：水分子间存在着氢键的作用，使水分子彼此结合而成（使水分子彼此结合而成（H2O）n。在冰中每个水分子被在冰中每个水分子被4个水分子包围个水分子包围形成变形的正四面体，通过形成变形的正四面体，通过“氢键氢键”相互连接成庞大的分子晶体，其结构相互连接成庞大的分子晶体，其结构如图：试分析：如图：试分析：1mol 冰中有冰中有 mol氢键？氢键？H2O的熔沸点比的熔沸点比H2S高还是低？为高还是低？为什么？什么？已知氢键也有方向性，试分析为什已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？么冬季河水总是从水面上开始结冰？2氢键氢键 由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶点的顶点的4 4个分子相互吸引，形成空隙较大的网状体，密度个分子相互吸引，形成空隙较大的网状体，密度比水小，所以结的冰会浮在水面上比水小，所以结的冰会浮在水面上