人教版化学选修三《分子晶体与原子晶体》课件(36页).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,*,第三节 分子晶体,与原子晶体,回顾,:,1,、什么叫晶体？什么叫非晶体？,2,、晶体与非晶体在结构和性质上有什么差异？,3,、利用分摊法计算晶胞中粒子数目,观察,思考,请同学们判断下列物质是晶体还是非晶体：,水晶,碘晶体结构,干冰晶体结构,观察与思考：下列两种晶体有什么共同点？,NaCl,晶体结构,一、分子晶体,一,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。,构成分子晶体的粒子是分子，,粒子间的相互作用是分子间作用力,。,结合表格和已有知识,分析,:,分子晶体有哪些物理特性？为什么思考与交流,原因：分子间作用力较弱,2,、物理特性：,(1),较低的熔点和沸点，易升华；,(3),一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。有些在水溶液中可以导电,.,(2),较小的硬度；,注,:,分子间作用力越大,熔沸点越高,(,相对分子质量,分子极性,氢键,),分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力,不破坏化学键,也有例外,如,S,8,5,、典型的分子晶体：,（,1,）所有非金属氢化物：,H,2,O,，,H,2,S,，,NH,3,，,CH,4,，,HX,（,2,）部分非金属单质,:,X,2,，,O,2,，,H,2,，,S,8,，,P,4,，,C,60,（,3,）部分非金属氧化物,:,CO,2,SO,2,，,NO,2,，,P,4,O,6,，,P,4,O,10,（,4,）几乎所有的酸：,H,2,SO,4,，,HNO,3,，,H,3,PO,4,（,5,）绝大多数有机物的晶体：,乙醇，冰醋酸，蔗糖,（,6,）稀有气体,分子的密堆积,氧（,O,2,）的晶体结构,碳,60,的晶胞,分子的密堆积,（与,CO,2,分子距离最近的,CO,2,分子共有,12,个）,干冰的晶体结构图,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,6,、分子晶体结构特征,（,1,）,密堆积,有分子间氢键,氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙,.,这种晶体,不具有分子密堆积特征,。如,：,HF,、,NH,3,、,冰,（每个水分子周围只有,4,个紧邻的水分子）。,（,2,）非,密堆积,只有范德华力，无分子间氢键,分子密堆积,。这类晶体每个分子周围一般有,12,个紧邻的分子，如：,C,60,、,干冰、,I,2,、,O,2,。,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,19,世纪初的英国化学家戴维，他发现氯可形成化学式为,Cl,2,8H,2,0,的水合物晶体。,20,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是甲烷，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,“,可燃冰,”,科学视野：天然气水合物,一种潜在的能源,4,、水分子间存在着氢键的作用，使水分子彼此结合而成（,H,2,O,）,n,。在冰中每个水分子被,4,个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体，其结构如图：试分析：,1mol,冰中有,mol,氢键？,H,2,O,的熔沸点比,H,2,S,高还是低？为什么？,2,氢键,讨论,CO,2,和,SiO,2,的一些物理性质如下所示，通过比较，判断,SiO,2,晶体是否属于分子晶体,。,熔点,/,o,C,状态（室温）,CO,2,-56.2,气态,SiO,2,1723,固态,结论：,SiO,2,不是分子晶体。,那么,SiO,2,是什么晶体呢？,在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。尽管氢键比共价键弱得多，不属于化学键，却跟共价键一样具有方向性，即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4个相邻水分子相互吸引。这一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。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。,可燃冰,二、原子晶体,1,、定义：原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。,2,、构成微粒：原子,3,、微粒之间的作用：,4,、气化或熔化时破坏的作用力：,5,、物理性质：,熔沸点高,，,硬度大难溶于一般溶剂。,（共价键键能越大，熔沸点越高，硬度越大）,共价键,共价键,6,、常见原子晶体,（,1,）某些非金属单质：硼（,B,）、硅（,Si,）、锗（,Ge,）、金刚石（,C,）等,（,2,）某些非金属化合物：,SiC,、,BN,等,（,3,）某些氧化物：,SiO,2,、,等,109,28,金刚石的晶体结构示意图,共价键,思考：,（,1,）在金刚石晶体中,C,采取什么杂化方式？每个,C,与多少个,C,成键？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？,（,2,）在金刚石晶体中，,C,原子个数与,CC,键数之比为多少？,（,3,）,12,克金刚石中,CC,键数为多少,N,A,？,7,、典型的原子晶体,金刚石的结构特征,：在金刚石晶体里,每个碳原子都采取,SP,3,杂化，以共价键跟,4,个碳原子结合，形成正四面体，。,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。,金刚石晶体中所有的,CC,键长相等，键角相等（,10928,）；,晶体中最小的碳环由,6,个碳组成，且不在同一平面内；,晶体中,C,原子与,CC,键数之比为：,1,：,2,180,109,28,Si,o,二氧化硅的晶体结构示意图,共价键,180,109,28,Si,o,二氧化硅的晶体结构示意图,下一页,共价键,109,28,金刚石的晶体结构示意图,返回,共价键,思考,1,：在,SiO,2,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硅原子有多少个？在,SiO,2,晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？,思考,2,：,1mol,二氧化硅的晶体含几摩的,Si-O,键,3:,在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成,?,SiO,2,的结构特征,：在,SiO,2,晶体中,每个,Si,原子周围结合,4,个,O,原子；每个,O,原子跟,2,个,Si,原子相结合。,SiO,2,晶体是由,Si,原子和,O,原子按,1,：,2,的比例所组成的立体网状的晶体。,最小的环是由,6,个,Si,原子和,6,个,O,原子组成的,12,元环。,1mol SiO,2,中含,4mol SiO键,解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高,金刚石硅锗,学与问,1,、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？,2,、,“,具有共价键的晶体叫做原子晶体,”,。这种说法对吗？为什么,？,小结,1,：分子晶体与原子晶体的比较,晶体类型,原子晶体,分子晶体,概念,组成微粒,作用力,熔沸点,硬度,溶解性,导电性,相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构,分子间以分子间作用力结合,原子,分子,共价键,分子间作用力,很大,较小,很大,较小,不溶于任何溶剂,部分溶于水,不导电，个别为半导体,固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电,石墨晶体结构,知识拓展石墨,石墨,1,、石墨为什么,很软,？,2,、石墨的熔沸点为什么很高（熔点高于金刚石）？,3,、石墨属于哪类晶体？为什么？,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。,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。,石墨为混合键型晶体,。,7,、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是,。,解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。答案为：,Ti,14,C,13,小结,2,：判断晶体类型的方法,1,、依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断：构成原子晶体的微粒是原子，原子间的作用力是共价键，构成分子晶体的微粒是分子，分子之间的作用力是分子间作用力。,2,、依据物质的分类判断,3,、依据晶体的熔点判断：原子晶体的熔点高，一般在,1000,以上，分子晶体的熔点低，常在几百度以下甚至更低,4,、依据导电性判断：分子晶体为非导体，部分分子溶于水能导电，原子晶体多为非导体，有些为半导体，如：硅、锗,5,、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,例,4,：,石墨,晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构，试回答下列问题：,（,1,）图中平均每个正六边形占有,C,原子数为,_,个、占有的碳碳键数为,_,个。,（,2,）层内,7,个六元环完全占有的,C,原子数为,_,个，碳原子数目与碳碳化学键数目之比为,_.,14,2:3,2,3,