人教版高二化学选修三32-分子晶体与原子晶体(共43张)课件.ppt

1、第一课时交流交流讨论讨论 雪花、冰糖、食盐、水晶和塑料，这雪花、冰糖、食盐、水晶和塑料，这些固体是否属于晶体？若不是晶体，些固体是否属于晶体？若不是晶体，请说明理由。请说明理由。为什么不同的晶体，它们的物理性质为什么不同的晶体，它们的物理性质各不相同？各不相同？观察与思考：下列两种晶体有什么共同点？碘晶体结构碘晶体结构干冰晶体结构干冰晶体结构一一.分子晶体分子晶体1.1.概念概念：分子间以分子间作用力（范德华力，氢键）相结合的晶体叫分子晶体。构成粒子构成粒子：分子（构成分子的原子间以共价键结合）构成粒子间的相互作用构成粒子间的相互作用：分子间作用力。气化或熔化时破坏的作用力气化或熔化时破坏的作

2、用力：分子间作用力。稀有气体分子为单原子分子，无共价键。组成和结构相似时，相对分子质量越大分子间作用力越大，熔沸点越高。有氢键时，熔沸点升高。决定晶体物理性质的因素：决定晶体物理性质的因素：构成晶体微粒之间的构成晶体微粒之间的结合力结合力。结合力越强，晶体的。结合力越强，晶体的熔沸点熔沸点越高，晶体的越高，晶体的硬度硬度越大。越大。下列属于分子晶体的性质的是（）A熔点1070，易溶于水，水溶液能导电B能溶于CS2，熔点112.8 ，沸点444.6 C熔点1400 ，可做半导体材料，难溶于水D熔点97.81 ，质软，导电，密度0.97g/cm-3B总结：哪些晶体属于分子晶体？总结：哪些晶体属于分

3、子晶体？3.典型的分子晶体典型的分子晶体：P65 所有非金属氢化物所有非金属氢化物：H H2 2O O，H H2 2S S，NHNH3 3，CHCH4 4，HXHX 几乎所有的酸几乎所有的酸：H H2 2SOSO4 4，HNOHNO3 3，H H3 3POPO4 4 多数非金属单质多数非金属单质:X X2 2，O O2 2，H H2 2，S S8 8，P P4 ,4 ,C C60 60 Ar等等 多数非金属氧化物多数非金属氧化物:CO CO2 2，SOSO2 2，NONO2 2，P P4 4O O6 6、P P4 4O O1010 大多数有机物大多数有机物：烃，烃，乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋

4、酸，蔗糖4.4.分子晶体结构特征分子晶体结构特征（）若只有范德华力，（）若只有范德华力，无分子间氢键无分子间氢键分子密堆积分子密堆积（每个分子周围有（每个分子周围有1212个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：C C6060、干冰、干冰 、O O2 2）（）若（）若有分子间氢键有分子间氢键不具有分子密堆积特征不具有分子密堆积特征（如：（如：HF HF、冰、冰、NHNH3 3 ）（3 3）有单个分子存在，化学式就是）有单个分子存在，化学式就是分子式分子式 氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞1.1.大多数分子晶体的结构有如下特征：如果分子间作大多数分子晶体的结构有如下特征：如果分子间作用力用力只是范德

5、华力只是范德华力，若以一个分子为中心，其周围通，若以一个分子为中心，其周围通常可以有常可以有1212个紧邻的分子，如图，分子晶体的这一特个紧邻的分子，如图，分子晶体的这一特征称为分子密堆积。征称为分子密堆积。1 1、一个干冰晶胞中平均有几个、一个干冰晶胞中平均有几个COCO2 2分子？分子？2 2、与一个、与一个COCO2 2分子距离最近且相等的分子距离最近且相等的COCO2 2分子共有多少个？分子共有多少个？碘的晶体结构图碘的晶体结构图121.1.大多数分子晶体大多数分子晶体的结构有如下特征：如果分子间作用力的结构有如下特征：如果分子间作用力只是范德只是范德华力华力，若以，若以一个分子为中心

6、，其周围通常可以有一个分子为中心，其周围通常可以有1212个紧邻的分子个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为分子晶体的这一特征称为分子密堆积分子密堆积。分子晶体分子晶体在在冰冰的晶体中，的晶体中，每个水分子周围只有每个水分子周围只有4个紧邻的水分子个紧邻的水分子。尽管氢键比共价键弱得多，不属于化学键，却跟共价键一尽管氢键比共价键弱得多，不属于化学键，却跟共价键一样具有方向性，即样具有方向性，即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引个相邻水分子相互吸引。这一。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，

7、留有相当大排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。的空隙。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小。时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小。学生归纳总结干冰与冰的区别？学生归纳总结干冰与冰的区别？许多气体可以与水形成水合物晶体。最早发现这类水合物许多气体可以与水形成水合物晶体。最早发现这类水合物晶体的是晶体的是1919世纪初的英国化学家戴维，他发现氯可形成化世纪初的英国化学家戴维

8、，他发现氯可形成化学式为学式为ClCl2 28H8H2 20 0的水合物晶体。的水合物晶体。2020世纪末，科学家发现海世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。这种晶体的主要气体成分底存在大量天然气水合物晶体。这种晶体的主要气体成分是甲烷，是甲烷，因而又称甲烷水合物。它的外形像冰，而且在因而又称甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称“可可燃冰燃冰”教材教材P67 科学视野：天然气水合物科学视野：天然气水合物一种潜在的能源一种潜在的能源1.1.大多数分子晶体大多数分子晶体的结构有如下特征：如果分子间作用

9、力的结构有如下特征：如果分子间作用力只是范只是范德华力德华力，若以，若以一个分子为中心，其周围通常可以有一个分子为中心，其周围通常可以有1212个紧邻的分子个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为分子晶体的这一特征称为分子密堆积分子密堆积。分子晶体分子晶体2.分子晶体：组成和结构相似，相对分子质量越大、极性越大，熔沸点越高。3、分子晶体物理性质：熔沸点低，一般低于500；硬度小，液态不导电，部分水溶液导电。第二课时 CO2和和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。晶体是否属于分子晶体。碳元素和硅元素处于元素周期表中同一

10、主族，碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体晶体的熔沸点很高？的熔沸点很高？二氧化硅的晶体结构二氧化碳的晶体结构分子间作用力分子间作用力分子晶体分子晶体10928SiO共价键二氧化硅晶体结构示意图10928共价键金刚石的晶体结构示意图二二.原子晶体原子晶体1.概念：概念：相邻原子间相邻原子间以共价键相结合以共价键相结合而形而形成成空间立体网状结构空间立体网状结构的晶体。的晶体。构成粒子：构成粒子：构成粒子之间的作用：构成粒子之间的作用：熔化时需克服的作用：熔化时需克服的作用：原子晶体中，成键元素原子半径越小，共价键键能

11、越大，熔点越高。原子原子共价键共价键共价键共价键没有单独的小分子没有单独的小分子观察观察思考思考 对比分子晶体和原子晶体的数据，原子对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？晶体有何物理特性？2.原子晶体的物理特性原子晶体的物理特性熔点和沸点高（熔点和沸点高（2至至3千甚至更高）千甚至更高）硬度大硬度大一般不导电一般不导电难溶于一些常见的溶剂难溶于一些常见的溶剂原因：在原子晶体中，由于原子间以原因：在原子晶体中，由于原子间以较强的较强的共价键共价键相结合，而且形成空间相结合，而且形成空间立体网状结构立体网状结构3.3.常见的原子晶体常见的原子晶体 某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅

12、(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等 某些非金属化合物：碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体 某些氧化物：二氧化硅（SiO）晶体、解释：解释：一般：原子晶体一般：原子晶体 分子晶体分子晶体原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高熔点越高结构相似的分子晶体，分子间作用力大，晶体熔点越高结构相似的分子晶体，分子间作用力大，晶体熔点越高交流与研讨交流与研讨2 2、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗、干冰、冰的熔点和硬度变化顺序？和锗、干冰、冰的熔点和硬度变化顺序？1 1、“具有共价键的晶体叫做

13、原子晶体具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？这种说法对吗？为什么？解释：解释：不对，分子晶体中通常也含有共价键，如不对，分子晶体中通常也含有共价键，如COCO2 2、O O2 2,某某些离子晶体中也含共价键，如些离子晶体中也含共价键，如NaOHNaOH、NHNH4 4ClCl金刚石硅锗冰干冰金刚石硅锗冰干冰思考：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

14、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键数键数为多少为多少NA？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SPSP3 3杂化杂化，被相邻的，被相邻的4 4个碳原子包围，以共价个碳原子包围，以共价键跟键跟4 4个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心。面体的中心。这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的这些正四

15、面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间空间网状晶体网状晶体。金刚石晶体中金刚石晶体中所有的所有的CCCC键长相等，键角相等（键长相等，键角相等（1091092828）；晶体中晶体中最小的碳环由最小的碳环由6 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 C被被1212个环共用个环共用；晶体中每个晶体中每个C C参与了参与了4 4条条CCCC键的形成，而在每条键中的贡献只键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故有一半，故C C原子与原子与CCCC键键数之比为数之比为：1 1：（4 x 4 x）=1 1：2 2。即：。即：1mol1mol金刚石中含金刚石中含2N2NA

16、 A个个CCCC键键一个金刚石晶胞中有一个金刚石晶胞中有8 8个个C C原子原子金刚石的结构特征金刚石的结构特征思考思考1：在：在SiO2晶体中每个硅原子晶体中每个硅原子周围紧邻的氧原子有多少个？每周围紧邻的氧原子有多少个？每个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个？在个？在SiO2晶体中硅原子与氧原子晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？个数之比是多少？思考思考2：在：在SiO2晶体中每个硅原子晶体中每个硅原子连接有几个共价键？每个氧原子连连接有几个共价键？每个氧原子连接有几个共价键？硅原子个数与接有几个共价键？硅原子个数与SiO共价键个数之比是多少？氧原子个数与共价键个

17、数之比是多少？氧原子个数与SiO共价键个数之比是多少？共价键个数之比是多少？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,最小的环由几个原子最小的环由几个原子构成构成?SiO2的结构特征的结构特征在在SiO2晶体中晶体中1个个Si原子和原子和4个个O原子形成原子形成4个个共价键，每个共价键，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晶晶体是由体是由Si原子和原子和O原子按原子按1：2的比的比例所组成的立体网状的晶体例所组成的立体网状的晶体。最小的碳环是由最小的碳环是由6个个Si原子

18、和原子和6个个O原子组成的原子组成的12元环。元环。1mol SiO2中含中含4mol SiO键键 一种结晶形碳，有天然出产的矿物。一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁铁黑色至深钢灰色黑色至深钢灰色。质软具滑腻感质软具滑腻感，可沾污手指可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。可导电成灰黑色。有金属光泽。可导电。六方晶系六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm32.25g/cm3，化学性质不活泼。化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造

19、坩锅、电极、铅笔芯等。润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。知识拓展石墨知识拓展石墨石石墨墨晶晶体体结结构构知识拓展石墨知识拓展石墨sp2杂化杂化石墨 石墨为什么很软？石墨为层状结构，石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合各层之间是范德华力结合，容，容易滑动，所以石墨很软。易滑动，所以石墨很软。石墨的熔点为什么很高（高于金刚石）？石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很很强的共价键（大强的共价键（大键）键），故熔点很高。故熔点很高。石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为石墨为混合型晶体混合型晶体例、如右图所示，例、如右图所示，在石墨晶体的层在石墨晶体的层状

20、结构中，每一状结构中，每一个最小的碳环完个最小的碳环完全拥有碳原子数全拥有碳原子数为为_，每个，每个C完全拥有完全拥有CC数为数为_石墨中石墨中CC夹夹角为角为120o石墨中石墨中CC夹夹角为角为120，CC键长为键长为 1.421010 m层间距 3.35 1010 m23/2原子晶体和分子晶体的差异原子晶体和分子晶体的差异讨论讨论总结总结 分子晶体有什么特点？分子晶体有什么特点？哪些晶体是分子晶体？哪些晶体是分子晶体？原子晶体有什么特点？哪些晶体是原子原子晶体有什么特点？哪些晶体是原子晶体？晶体？氢键对分子晶体的结构与性质有何影响？氢键对分子晶体的结构与性质有何影响？总结对比原子晶体和分子

21、晶体的差异。总结对比原子晶体和分子晶体的差异。练习1、碳化硅SiC的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中C 原子和Si原子的位置是交替的。在下列三种晶体金刚石、晶体硅、碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是（）A、B、C、D、A练习2、根据下列性质判断，属于原子晶体的是（）A、熔点2700 ，导电性好，延展性强B、无色晶体，熔点3550 ，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂C、无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ，熔化是能导电D、熔点-56.6，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电B3、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：A、碳化铝，黄色晶体，、碳化铝，黄色晶体，熔点熔点2200，熔融态，熔融态不导电不导电；_B、溴化铝，无色晶体，、溴化铝，无色晶体，熔点熔点98，熔融态不熔融态不导电导电；_C、五氟化钒，无色晶体，、五氟化钒，无色晶体，熔点熔点19.5，易溶易溶于乙醇、氯仿、丙酮中于乙醇、氯仿、丙酮中；_原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体练习4、下列晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是（）A、SO2与SiO2 B、CO2与H2OC、HCl与金刚石 D、CCl4与SiCB