高中化学选修三分子晶体原子晶体省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质第二节 分子晶体和原子晶体第1页雪花、食盐、冰糖、水晶和电木（酚醛树脂）这些固体是否属于晶体？若不是晶体，请说明理由。【复习回顾复习回顾】什么是晶胞？怎样计算晶胞中粒子个数？电木不是晶体，属于高分子化合物，没有固电木不是晶体，属于高分子化合物，没有固定熔沸点。定熔沸点。第2页固态固态晶体晶体非晶体非晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体离子晶体离子晶体金属晶体金属晶体微粒间相互作用不一样微粒间相互作用不一样组成晶体微粒组成晶体微粒微粒种类：微粒种类：原子、分子、离子等原子、分子、离子等微粒间作用力：微粒间作用力：化学键化学键金属键金属键非极性键非极性键极性键极性键共价键共价键离子键离子键配位键配位键氢键氢键范德华力范德华力分子间作用力分子间作用力第3页【观察与思索观察与思索】以下两种晶体有什么共同点？以下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第4页1.1.概念：只含分子晶体叫分子晶体2.2.粒子间相互作用：组成份子晶体粒子：粒子间相互作用力：分子内原子间作用力：一、分子晶体一、分子晶体分子分子分子间做用力分子间做用力（范德华力和氢键）（范德华力和氢键）共价键共价键（除稀有气体）（除稀有气体）分子内原子以分子内原子以结合，相邻分子靠结合，相邻分子靠（包含（包含和和）相互吸引）相互吸引共价键共价键分子间作用力分子间作用力范德华力范德华力氢键氢键第5页（1 1）全部全部 ：H H2 2O O、H H2 2S S、NHNH3 3、CHCH4 4、HXHX等等（2 2）部分部分 :卤素（卤素（X X2 2）、）、O O2 2、H H2 2、S S8 8、P P4 4、C C6060 等等（3 3）部分部分 :COCO2 2、SOSO2 2、NONO2 2、P P4 4O O6 6、P P4 4O O1010等等（4 4）几乎全部几乎全部 ：H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3、H H3 3POPO4 4等等（5 5）绝大多数绝大多数 晶体：晶体：乙醇、乙酸、蔗糖等乙醇、乙酸、蔗糖等3.3.常见分子晶体：常见分子晶体：非金属氢化物非金属氢化物非金属单质非金属单质非金属氧化物非金属氧化物酸酸有机物有机物第6页【思索与交流思索与交流】1.1.一个干冰晶胞中平都有几个一个干冰晶胞中平都有几个COCO2 2分子？分子？2.2.此分子晶体中有哪些作用力？此分子晶体中有哪些作用力？3.3.与一个与一个COCO2 2分子分子距离最近且相等距离最近且相等COCO2 2分子共分子共有多少个？有多少个？第7页干冰晶体结构示意图每个二氧化碳分子周围有每个二氧化碳分子周围有1212个二氧化碳分子。个二氧化碳分子。分子密堆积分子密堆积第8页分子密堆积分子密堆积（与每个分子（与每个分子（与每个分子（与每个分子距离最近距离最近距离最近距离最近相同分子共有相同分子共有相同分子共有相同分子共有12121212个个个个 ）氧（O2）晶体结构碳60晶胞第9页4.4.分子晶体结构特征分子晶体结构特征（1 1）只有范德华力，无分子间氢键 每个分子周围有1212个紧邻分子 如：C C6060、干冰 、O O2 2 等（2 2）有分子间氢键 如：HF HF、冰、NHNH3 3 水分子之间主要作用力是 ，因为氢键含有 ，故在冰每个水分子周围只有 紧邻水分子分子密堆积分子密堆积分子非密堆积分子非密堆积氢键氢键饱和性和方向性饱和性和方向性4 4个个第10页1.1.分子晶体有哪些物理特征，为何？分子晶体有哪些物理特征，为何？【思索与交流思索与交流】2.2.怎样判断分子间作用力大小？分子间作用力对怎样判断分子间作用力大小？分子间作用力对分子熔沸点有什么影响？分子熔沸点有什么影响？第11页5.5.分子晶体物理性质分子晶体物理性质（1 1）性质：分子晶体熔沸点低、硬度小、易升华，固体和熔融状态不导电，有些在水溶液中能导电。（2 2）本质原因：分子间作用力很弱。（3 3）熔沸点比较：分子分子间间作用力越大作用力越大,物物质质熔、沸点越高；含有熔、沸点越高；含有氢键氢键分子晶体，熔、沸点反常分子晶体，熔、沸点反常高。如高。如H2OH2TeH2SeH2S。不含不含氢键氢键且且组组成和成和结结构相同分子晶体，构相同分子晶体，相相对对分子分子质质量越大，熔、沸点越高。如量越大，熔、沸点越高。如SnH4GeH4SiH4CH4。组组成成和和结结构构不不相相同同物物质质(相相对对分分子子质质量量靠靠近近)，分分子子极极性性越越大大，其其熔熔、沸沸点点越越高高。如如CON2，CH3OHCH3CH3。同分异构体，支同分异构体，支链链越多，熔、沸点越低。如越多，熔、沸点越低。如CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH3.-分子间作用力强弱第12页【问题探究问题探究】1.1.水相对分子质量小于硫化氢，但为何水分子熔点比H H2 2S S分子高？2.2.分子晶体是否导电？什么条件下能够导电？3.3.怎样判断分子晶体溶解性？4.4.冰密度为何比水小？0-4 0-4 水密度增大 44以上 水密度减小 为何？5.5.为何干冰熔点比冰低，密度比冰高？第13页冰中个水分子周围有个水分子氢键含有方向性氢键含有方向性分子非密堆积分子非密堆积冰中个水分子周围有几个水分子？为何冰中个水分子周围有几个水分子？为何?第14页C和Si同属于第IVA族元素，而CO2和SiO2物理性质却相差很大呢？熔点熔点状态（状态（室温）室温）CO2-56.2气体气体SiO21723固体固体第15页观察晶体结构找出共同点观察晶体结构找出共同点组成晶体粒子：原子组成晶体粒子：原子粒子间作用力：共价键粒子间作用力：共价键形状：空间三维网状形状：空间三维网状第16页二二、原子晶体、原子晶体1、定义：、定义：2、组成组成微粒：微粒：3、微粒之间作用：、微粒之间作用：相邻相邻原子间以共价键相结合而形原子间以共价键相结合而形成空间网状结构晶体。成空间网状结构晶体。原子原子共价键共价键第17页问题讨论：1、原子晶体内是否只存在共价键呢？2、依据金刚石结构特点分析其硬度最大原因？3、原子晶体在固态和熔融状态下是否能够导电？4、总结影响原子晶体熔沸点原因？第18页4、原子晶体原子晶体物理性质物理性质熔沸点高（与键能大小相关）熔沸点高（与键能大小相关）硬度大硬度大难溶于水难溶于水导电性差（普通不导电）导电性差（普通不导电）5、原子晶体原子晶体结构特点结构特点第19页10928共价键【问题探究问题探究1】金刚石结构金刚石结构 第20页金刚石晶胞金刚石晶胞学.科.网第21页金刚石晶体结构金刚石晶体结构晶体中最小环为晶体中最小环为元环，每元环，每个个C原子被原子被个六元环共个六元环共有，每个有，每个C-C键被键被个六元个六元环共有，每个环平摊环共有，每个环平摊C原子原子数为数为_，平摊，平摊C-C键数为键数为_，则，则C原子数与原子数与C-C键键数之比为数之比为_。晶胞中占有晶胞中占有C原子原子个个1/211:261268第22页18010928SiO共价键【问题探究问题探究2】水晶结构水晶结构 第23页晶体Si晶体SiO2SiO2晶胞学.科.网第24页SiO2晶胞第25页在在SiO2晶体中每个晶体中每个Si原子原子与与个个O原子成键原子成键;每个每个O原子与原子与个个Si原子成键原子成键;Si-O-Si键角为键角为O-Si-O键角为键角为;晶体晶体中最小环为中最小环为元环，元环，平平均每个环平摊均每个环平摊个个Si原原子，平摊子，平摊个个O原子原子,Si数与数与O原子数之为原子数之为。晶胞中占有晶胞中占有Si原子原子个个O原子原子个个421800109028121/211:2816第26页6、常见原子晶体、常见原子晶体（1）一些非金属单质）一些非金属单质硼、硅、锗、金刚石等硼、硅、锗、金刚石等（2）一些非金属化合物）一些非金属化合物SiC、BN等等（3）一些氧化物）一些氧化物SiO2等等第27页1、怎样从原子结构角度了解金刚石、硅和锗熔点和硬度依次下降?2“含有共价键晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗?为何?探究思索探究思索第28页石石墨墨晶晶体体结结构构知识拓展石墨知识拓展石墨学.科.网第29页石墨石墨1 1、石墨为何很软？、石墨为何很软？2 2、石墨熔沸点为何很高（高于金刚石）？、石墨熔沸点为何很高（高于金刚石）？3 3、石墨属于哪类晶体？为何？、石墨属于哪类晶体？为何？石墨为层状结构，各层之间是范德华力石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，轻易滑动，所以石墨很软。结合，轻易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强共价键（间存在很强共价键（大大键键），故熔沸点很，故熔沸点很高。高。石墨为混合键型晶体石墨为混合键型晶体。第30页例、如右图所表例、如右图所表示，在石墨晶体示，在石墨晶体层状结构中，每层状结构中，每一个最小碳环完一个最小碳环完全拥有碳原子数全拥有碳原子数为为_，每个，每个C完完全拥有全拥有CC数为数为_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第31页小结：金刚石、石墨比较小结：金刚石、石墨比较项目项目金刚石金刚石石墨石墨晶体形状晶体形状晶体中键或作用力由最少碳原子形成环形状与个数碳原子成键数碳原子成键数键平均数原子平均数每个环中每个环中正四面体空间网状正四面体空间网状六边形平面层状六边形平面层状共价键共价键共价键与范德华力共价键与范德华力个原子不一样面个原子不一样面个原子同面个原子同面6*1/6=16*1/2=36*1/12=1/26*1/3=2第32页小结小结：晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体概念概念组成微粒组成微粒作用力作用力熔沸点熔沸点硬度硬度溶解性溶解性导电性导电性相邻原子间以共价键相结相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构合而形成空间网状结构分子间以分子分子间以分子间作用力结合间作用力结合原子原子分子分子共价键共价键分子间作用力分子间作用力很大很大较小较小很大很大较小较小不溶于任何溶剂不溶于任何溶剂部分溶于水部分溶于水不导电，个别为半导体不导电，个别为半导体固体和熔化状态都固体和熔化状态都不导电，部分溶于不导电，部分溶于水导电水导电第33页【规规律律方方法法】判判断断非非金金属属元元素素组组成成晶晶体体是是分子晶体分子晶体还还是原子晶体方法有：是原子晶体方法有：(1)依据依据组组成晶体粒子和粒子成晶体粒子和粒子间间作用判断作用判断:原子原子晶体晶体组组成粒子是原子，原子成粒子是原子，原子间间作用是共价作用是共价键键；分子晶体分子晶体组组成粒子是分子，分子成粒子是分子，分子间间作用是范作用是范德德华华力。力。第34页(2)记记忆忆常常见见、经经典典原原子子晶晶体体。常常见见原原子子晶晶体体有有：一一些些非非金金属属单单质质如如硼硼、硅硅、锗锗等等;一一些些非非金属化合物如碳化硅、氮化硼、二氧化硅等。金属化合物如碳化硅、氮化硼、二氧化硅等。(3)依据晶体熔、沸点判断：原子晶体熔、沸依据晶体熔、沸点判断：原子晶体熔、沸点高，常在点高，常在1000以上；分子晶体熔、沸点以上；分子晶体熔、沸点低，常在几低，常在几baidu以下至很低温度。以下至很低温度。第35页(4)依依据据导导电电性性判判断断：分分子子晶晶体体为为非非导导体体，但但部部分分分分子子晶晶体体溶溶于于水水后后能能电电离离出出自自由由移移动动离离子子，故故能能导导电电；原原子子晶晶体体多多数数为为非非导导体体，但但晶体硅、晶体晶体硅、晶体锗锗是半是半导导体。体。(5)依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且大，分子晶体硬度小且较较脆。脆。第36页分子晶体和原子晶体熔、沸点比分子晶体和原子晶体熔、沸点比较较1.不一不一样类样类型晶体：型晶体：原子晶体分子晶体。原子晶体分子晶体。2.同一同一类类型晶体型晶体(1)分子晶体分子晶体A.A.组成和结构相同物质，相对分子质量越大，熔沸点越组成和结构相同物质，相对分子质量越大，熔沸点越高。高。B.B.组成和结构不相同物质，分子极性越大，熔沸点越组成和结构不相同物质，分子极性越大，熔沸点越高。高。C.C.分子间有氢键物质熔沸点反常。分子间有氢键物质熔沸点反常。D.D.同分异构体，支同分异构体，支链链越多，熔、沸点越低。越多，熔、沸点越低。热点示例思维拓展热点示例思维拓展第37页(2)原子晶体原子晶体晶体熔、沸点高低取决于共价晶体熔、沸点高低取决于共价键键长键键长和和键键能。能。键长键长越短越短,键键能越大能越大,共价共价键键越越稳稳定，物定，物质质熔、熔、沸点越高。如熔点：金沸点越高。如熔点：金刚刚石碳化硅晶体石碳化硅晶体硅。硅。第38页