第二节 分子晶体与原子晶体.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,复习回顾,1,、晶体与非晶体有什么不同？,2,、什么叫晶胞？如何计算立方晶胞中微粒的数目？,3,、氯化钠晶胞如图所示,一个晶胞中有几个,Na,+,几个,Cl,-,？,4,、碘晶胞结构如图所示，问一个碘晶胞中有几个碘分子？,5,、,2001,年报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。图示的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面各有一个镁原子；六个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为 （）,A,、,MgB,B,、,MgB,2,C,、,Mg,2,B D,、,Mg,3,B,2,B,6,、如图：石墨晶体结构示意图，每一层都是由碳原子构成的正六边形平面网状结构，分析每一个正六边形占有多少个碳原子？,61/3=2,7,、晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体，其中含有,20,个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角各有一个硼原子。如图所示，回答：,（,1,）键角,_,；,（,2,）晶体硼基本结构单元中的硼原子数,_,个；,BB,键,_,条。,60,12,30,第二节,分子晶体和原子晶体,一分子晶体,、定义,2,、分子晶体中存在的微粒：,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。,分子,3,、粒子间的相互作用：,分子间作用力,4,、常见的分子晶体,(1),所有,非金属,氢化物,：,(2),几乎,所有的酸：,(3),部分,非金属单质,:,(4),部分,非金属氧化物,:,(5),绝大多数,有机物的晶体：,H,2,O,、,H,2,S,、,NH,3,、,CH,4,、,HX,H,2,SO,4,、,HNO,3,、,H,3,PO,4,（碱和盐则是离子晶体）,X,2,、,O,2,、,H,2,、,S,8,、,P,4,、,C,60,、稀有气体,CO,2,、,SO,2,、,NO,2,、,P,4,O,6,、,P,4,O,10,乙醇、冰醋酸、蔗糖、苯、萘、蒽、苯甲酸等,分子的密堆积,（与每个分子距离最近的相同分子共有,12,个,）,（）只有范德华力，无分子间氢键，则分子晶体有,分子密堆积,特征，即每个分子周围有,12,个,紧邻的分子。如：,C,60,、,干冰、,I,2,、,O,2,5,、分子晶体结构特征,干冰的晶体结构图,分子的密堆积,（与,CO,2,分子距离最近的,CO,2,分子共有,12,个）,（）有分子间氢键（如,：,HF,、,冰,、,NH,3,）,不具有分子密堆积特征,分子非密堆积,分子密堆积,冰中个水分子周围有,个,水分子,冰的结构,氢键具有方向性,分子的非密堆积,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,4,时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小。,(m=,v ),分子晶体,溶于水,时，水溶液,有的能导电，,如,HCl,溶于水，,有的不导电，,如,C,2,H,5,OH,溶于水。,思考：,1,、分子晶体是否导电？什么条件下可以导电？,由于构成分子晶体的,粒子,是分子，不管是晶体或晶体熔化成的液体，都,没有带电荷的离子,存在，因此，分子晶体以及它熔化成的液体,都不导电。,2,、怎样判断分子晶体的溶解性？,组成分子晶体的分子不同，分子晶体的性质也不同，,如在溶解性上，不同的晶体存在着较大差异。通过对实验的观察和研究，人们得出了一个经验性的,“相似相溶”结论：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂；极性溶质一般溶于极性溶剂。,当某些分子晶体溶于水时，若能与水分子之间形成氢键，则溶质的溶解度会显著增大。,如,NH,3,极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与混溶，就是它们与水形成了分子间氢键的缘故。,6,、分子晶体的物理特性,较低,的熔点和沸点,(,有的有升华的特性：,如硫、碘、干冰、萘、蒽、苯甲酸等）,较小,的硬度。,一般都是,绝缘体,，,熔融状态也不导电。,溶解性,:,相似相溶,二、典型的分子晶体：,干冰与冰的区别,冰：,水分子间主要以,氢键,结合，同时存在,范德华力,。晶体中,每个水分子,与紧邻的,四个水分子,形成氢键。由,水结成冰,，分子,间距增大,，密度,减小,。,干冰：,CO,2,的晶体,外观和硬度与水相似,熔点,低,得多，常压下,易升华,分子中,只存在范德华力,不存在氢键，一个分子周围有,12,个紧邻分子,密度比冰的,大,干冰及其晶胞,a.,组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高。,b.,组成和结构不相似的分子晶体（相对分子质量相近），分子极性越大，熔沸点越高。,三、分子晶体熔沸点高低的比较,分子间作用力越大，熔沸点越高。,具有氢键的分子晶体，熔沸点高。,如：熔沸点,H,2,O,H,2,Te,H,2,Se,H,2,S,如：熔沸点,CO,N,2,，,CH,3,OH,CH,3,CH,3,笼状化合物,阅读科学视野,天然气水合物,一种潜在的能源,练习,1,、下列说法正确的是（）,A,、离子化合物中可能含有共价键,B,、分子晶体中的分子内不含有共价键,C,、分子晶体中一定有非极性共价键,D,、分子晶体中分子一定紧密堆积,A,2,、一个干冰晶胞含有,CO,2,分子,个，干冰晶体中,CO,2,分子之间只存在分子间力不存在氢键，因此干冰中,CO,2,分子紧密堆积，每个,CO,2,分子周围，最近且等距离的,CO,2,分子数目有,个。,4,12,、定义：,三,原子晶体,金刚石,相邻,原子,间以,共价键,相结合而形成,空间立体网状结构,的晶体。,2,、构成微粒：,原子,3,、微粒间的作用,:,共价键,4,、物理特性,（,1,）熔点和沸点高,（,2,）硬度大,（,3,）一般不导电,（,4,）难溶于一些常见的溶剂,5,、常见的原子晶体,(1),一些非金属单质，如,B,12,、硅,Si,、金刚石,C,、锗。,(2),一些非金属,B,、,Si,、,C,的一些化合物如,SiC,、,BN,、,Si,3,N,4,(3),一些氧化物,AI,2,O,3,（刚玉）、,SiO,2,109,28,金刚石的晶体结构示意图,共价键,四、几种典型的原子晶体,金刚石,结构特点：,每个,C,与相邻的,个,C,以共价键形成,结构；,4,正四面体,正四面体向空间发展，构成坚实、彼此相连的,晶体；,空间网状,所有,CC,键长相等，键角相等（均为,109,28,）；,最小碳环由,个,C,组成，且不在同一平面内；,6,每个,C,参与了,条,CC,键的形成，且在每条键中的贡献只有一半，故碳原子数与,CC,键数目之比为,。,1:2,4,180,109,28,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,共价键,原子半径越短，共价键键长越短，键能越大，共价键越强，熔沸点越高。,金刚石,晶体,Si,熔点,/,3550,1410,沸点,/,4827,2355,金刚石与晶体,Si,的熔沸点比较,五、原子晶体熔沸点高低的比较,如：熔沸点金刚石,金刚砂（,SiC,）,晶体硅,石墨的晶体结构,石墨中,C,C,夹角为,120,，,C,C,键长,为,(0.142nm),1.4210,10,m,分子间作用力,层间距,3.35 10,10,m,C,C,共价键,石墨,石墨为什么,很软,？,混合型晶体,石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软，硬度小。,石墨的熔沸点为什么,很高,？,石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。,石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占,的碳原子数为,_,，,C-C,键的个数,_,2,3,练一练,