《第二節(jié)分子晶體與原子晶體》PPT課件（2課時）

《《第二節(jié)分子晶體與原子晶體》PPT課件（2課時）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《第二節(jié)分子晶體與原子晶體》PPT課件（2課時）（37頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、觀察與思考：下列兩種晶體有什么共同點？碘晶體結(jié)構(gòu)碘晶體結(jié)構(gòu)干冰晶體結(jié)構(gòu)干冰晶體結(jié)構(gòu)一、分子晶體一、分子晶體1 1、概念、概念分子間以分子間作用力（范德華力，氫鍵）相分子間以分子間作用力（范德華力，氫鍵）相結(jié)合的晶體叫分子晶體結(jié)合的晶體叫分子晶體（1 1）構(gòu)成分子晶體的粒子是分子。）構(gòu)成分子晶體的粒子是分子。（2 2）粒子間的相互作用是分子間作用力。）粒子間的相互作用是分子間作用力。（3 3）范德華力遠(yuǎn)小于化學(xué)鍵的作用；范德華力遠(yuǎn)小于化學(xué)鍵的作用；（4）分子晶體熔化破壞的是分子間作用力。）分子晶體熔化破壞的是分子間作用力。3、典型的分子晶體：、典型的分子晶體： 非金屬氫化物：非金屬氫化物：H H

2、2 2O O，H H2 2S S，NHNH3 3，CHCH4 4，HXHX 酸：酸：H H2 2SOSO4 4，HNOHNO3 3，H H3 3POPO4 4 部分非金屬單質(zhì)部分非金屬單質(zhì): :X X2 2，O O2 2，H H2 2， S S8 8，P P4 4， C C6060 部分非金屬氧化物部分非金屬氧化物: : COCO2 2， SOSO2 2， NONO2 2， P P4 4O O6 6， P P4 4O O1010 大多數(shù)有機物：大多數(shù)有機物：乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖干冰的晶體結(jié)構(gòu)圖典型的晶體結(jié)構(gòu)典型的晶體結(jié)構(gòu)氧（O2）的晶體結(jié)構(gòu)碳60的晶胞思考：思考：1mol冰周圍

3、有冰周圍有 mol氫鍵氫鍵冰中個水分子周圍有個水分子形成冰中個水分子周圍有個水分子形成什么空間構(gòu)型？什么空間構(gòu)型？24、分子晶體結(jié)構(gòu)特征只有范德華力，無分子間氫鍵只有范德華力，無分子間氫鍵分子分子密堆積密堆積每個分子周圍有每個分子周圍有1212個緊鄰的分子，如：個緊鄰的分子，如：C C6060、干冰干冰 、I I2 2、O O2 2有分子間氫鍵有分子間氫鍵不具有分子密堆積特不具有分子密堆積特征征如如：HF HF 、冰、冰、NHNH3 3 分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間的作分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間的作用力。分子間作用力越大，物質(zhì)熔化和汽化時用力。分子間作用力越大，物質(zhì)熔化和汽化

4、時需要的能量就越多，物質(zhì)的熔、沸點就越高。需要的能量就越多，物質(zhì)的熔、沸點就越高。因此，比較分子晶體的熔、沸點高低，實際上因此，比較分子晶體的熔、沸點高低，實際上就是比較分子間作用力（包括范力和氫鍵）的就是比較分子間作用力（包括范力和氫鍵）的大小大小。5、分子晶體熔、沸點高低的比較規(guī)律、分子晶體熔、沸點高低的比較規(guī)律（1）組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越）組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔沸點越高。如：大，范德華力越大，熔沸點越高。如：O2N2，HIHBrHCl。（2）分子量相等或相近，極性分子的范德華力）分子量相等或相近，極性分子的范德華力大，熔沸點高，如大，熔沸點

5、高，如CON2（3）含有氫鍵的，熔沸點較高。如）含有氫鍵的，熔沸點較高。如H2OH2TeH2SeH2S，HFHCl，NH3PH3 （4）在烷烴的同分異構(gòu)體中，一般來說，支鏈）在烷烴的同分異構(gòu)體中，一般來說，支鏈數(shù)越多，熔沸點越低。如沸點：正戊烷數(shù)越多，熔沸點越低。如沸點：正戊烷異戊烷異戊烷新戊烷；芳香烴及其衍生物苯環(huán)上的同分異構(gòu)新戊烷；芳香烴及其衍生物苯環(huán)上的同分異構(gòu)體一般按照體一般按照“鄰位鄰位間位間位對位對位”的順序的順序。 思考思考1是不是在分子晶體中分子間只存在是不是在分子晶體中分子間只存在范德華力？范德華力？ 思考思考2為什么冰融化為水時為什么冰融化為水時,密度增大？密度增大？不對，

6、分子間氫鍵也是一種分子間作用力，不對，分子間氫鍵也是一種分子間作用力，如冰中就同時存在著范德華力和氫鍵。如冰中就同時存在著范德華力和氫鍵。在冰晶體中在冰晶體中, ,每個分子周圍只有每個分子周圍只有4 4個緊鄰的水分子個緊鄰的水分子, ,由于水由于水分子之間的主要作用力是氫鍵分子之間的主要作用力是氫鍵, ,氫鍵跟共價鍵一樣具有氫鍵跟共價鍵一樣具有方向性方向性, ,即氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個水分子與即氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個水分子與四面體頂角方向的四面體頂角方向的4 4個相鄰水分子相互吸引個相鄰水分子相互吸引, ,這一排列使這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不變冰晶體中的水分子

7、的空間利用率不變, ,留有相當(dāng)大的空隙。留有相當(dāng)大的空隙。當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時, ,熱運動使冰的結(jié)構(gòu)部分解體熱運動使冰的結(jié)構(gòu)部分解體, ,水分子間的空隙減小水分子間的空隙減小, ,密度反而增大。密度反而增大。 CO2和和SiO2的一些物理性質(zhì)如下表所示，通過的一些物理性質(zhì)如下表所示，通過比較試判斷比較試判斷SiO2晶體是否屬于分子晶體。晶體是否屬于分子晶體。 碳元素和硅元素處于元素周期表中同一主族，碳元素和硅元素處于元素周期表中同一主族，為什么為什么CO2晶體的熔、沸點很低，而晶體的熔、沸點很低，而SiO2晶體晶體的熔沸點很高？的熔沸點很高？18010928SiO共價鍵

8、二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖二原子晶體（共價晶體）二原子晶體（共價晶體）1 1、概念：、概念：相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成空間立相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。 （1）構(gòu)成原子晶體的粒子是原子；）構(gòu)成原子晶體的粒子是原子； （2）原子晶體的粒子間以較強的共價鍵相結(jié)合；）原子晶體的粒子間以較強的共價鍵相結(jié)合； （3）原子晶體熔化破壞的是共價鍵。）原子晶體熔化破壞的是共價鍵。觀察觀察思考思考 對比分子晶體和原子晶體的數(shù)據(jù)，原子對比分子晶體和原子晶體的數(shù)據(jù)，原子晶體有何物理特性？晶體有何物理特性？2、原子晶體的物理特性、原子晶體的物理特性 在原子晶體中，由于原子間

9、以較強的在原子晶體中，由于原子間以較強的共價鍵相結(jié)合，而且形成空間立體網(wǎng)共價鍵相結(jié)合，而且形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以原子晶體的狀結(jié)構(gòu)，所以原子晶體的熔點和沸點高熔點和沸點高硬度大硬度大一般不導(dǎo)電一般不導(dǎo)電且難溶于一些常見的溶劑且難溶于一些常見的溶劑3 3、常見的原子晶體、常見的原子晶體 某些非金屬單質(zhì)：某些非金屬單質(zhì)： 金剛石（金剛石（C C）、晶體硅）、晶體硅(Si)(Si)、晶體硼（、晶體硼（B B）、晶體）、晶體鍺鍺(Ge(Ge) )等等 某些非金屬化合物：某些非金屬化合物： 碳化硅（碳化硅（SiCSiC）晶體、氮化硼（）晶體、氮化硼（BNBN）晶體）晶體 某些氧化物：某些氧化物： 二氧

10、化硅（二氧化硅（ SiOSiO）晶體）晶體 對于原子晶體，一般來說，原子間鍵對于原子晶體，一般來說，原子間鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定，物長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定，物質(zhì)的熔沸點越高，硬度越大質(zhì)的熔沸點越高，硬度越大。4、原子晶體熔、沸點比較規(guī)律、原子晶體熔、沸點比較規(guī)律10928 共價鍵金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖典型原子晶體的結(jié)構(gòu)典型原子晶體的結(jié)構(gòu) 思考：在金剛石晶體中，每個碳與周圍思考：在金剛石晶體中，每個碳與周圍多少個碳原子成鍵？形成怎樣的空間結(jié)構(gòu)？多少個碳原子成鍵？形成怎樣的空間結(jié)構(gòu)？最小碳環(huán)由多少個碳原子組成？它們是否最小碳環(huán)由多少個碳原子組成？它們是否在同一平面內(nèi)？在同一平面內(nèi)

11、？ 在金剛石晶體中，碳原子個數(shù)與在金剛石晶體中，碳原子個數(shù)與C-C鍵數(shù)之比為多少？鍵數(shù)之比為多少？12g金剛石金剛石C-C鍵數(shù)為多少鍵數(shù)為多少NA？典型的原子晶體典型的原子晶體金剛石的結(jié)構(gòu)特征：金剛石的結(jié)構(gòu)特征：在金剛石晶體里在金剛石晶體里 每個每個碳原子都采取碳原子都采取SP3雜化，被相鄰的雜化，被相鄰的4個碳原子包圍，以個碳原子包圍，以共價鍵跟共價鍵跟4個碳原子結(jié)合，形成個碳原子結(jié)合，形成正四面體正四面體，被包圍的碳原子處于正，被包圍的碳原子處于正四面體的四面體的中心中心。金剛石晶體中所有的金剛石晶體中所有的CC鍵鍵長相等，鍵角相等鍵鍵長相等，鍵角相等（10928）；）；晶體中晶體中最小最

12、小的碳環(huán)由的碳環(huán)由6個碳組成的個碳組成的六元環(huán)六元環(huán)，且，且不不在同一平面內(nèi)；在同一平面內(nèi)；每每1個碳被個碳被 12 個六元環(huán)共有個六元環(huán)共有晶體中每個晶體中每個C形成形成( 2 )個個 CC鍵鍵 白球表示 硅原子 SiO2平面結(jié)構(gòu)利用利用金剛石金剛石的結(jié)構(gòu)來推斷的結(jié)構(gòu)來推斷SiO2的空間結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)SiO2最小的環(huán)有幾個原子組成？最小的環(huán)有幾個原子組成？金剛石的結(jié)構(gòu)12個（個（6個硅個硅 6個氧個氧）18010928SiO共價鍵二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖SiO2的結(jié)構(gòu)特征：的結(jié)構(gòu)特征：在在SiO2晶體中晶體中 SiO2晶體是由晶體是由Si原子和原子和O原子按原子按1：2的比例所的比例所組成的組

13、成的立體網(wǎng)狀立體網(wǎng)狀的晶體，沒有單個分子的晶體，沒有單個分子最小最小的環(huán)是的環(huán)是十二十二元環(huán)（元環(huán)（6個個Si和和6個個O）每每1個個Si被被 12 個十二元環(huán)共有個十二元環(huán)共有1mol SiO2中含中含4mol SiO鍵鍵分子晶體、原子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的比較分子晶體、原子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的比較 晶體類型晶體類型分子晶體分子晶體原子晶體原子晶體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)粒子間的作用力粒子間的作用力性性質(zhì)質(zhì)硬度硬度溶、沸點溶、沸點導(dǎo)電導(dǎo)電溶解性溶解性構(gòu)成晶體粒子構(gòu)成晶體粒子分子分子原子原子分子間作用力分子間作用力共價鍵共價鍵結(jié)構(gòu)、性質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)較小較小較大較大較低較低很高很高固態(tài)和熔融狀固態(tài)和熔融狀態(tài)都不導(dǎo)電

14、態(tài)都不導(dǎo)電不導(dǎo)電不導(dǎo)電相似相溶相似相溶難溶于常見溶劑難溶于常見溶劑石石墨墨晶晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)知識拓展石墨知識拓展石墨（1）石墨中）石墨中C原子以原子以sp2雜化；雜化；（2）石墨晶體中最小環(huán)為六元環(huán)，平均含有）石墨晶體中最小環(huán)為六元環(huán)，平均含有C 2個，個，C-C鍵為鍵為 3；（3）石墨分層，層間為范德華力，硬度）石墨分層，層間為范德華力，硬度 小，可導(dǎo)電小，可導(dǎo)電（4）石墨中）石墨中r（C-C）比金剛石中）比金剛石中r（C-C）短。）短。思考：（1 1）石墨為什么很軟？）石墨為什么很軟？（2 2）石墨的熔沸點為什么很高？）石墨的熔沸點為什么很高？石墨的熔點為什么高于金剛石？石墨的熔點為什么高于

15、金剛石？（3）石墨屬于哪類晶體？）石墨屬于哪類晶體？石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，容易滑動，所以石墨很軟。容易滑動，所以石墨很軟。它們都有很強的它們都有很強的C-CC-C共價鍵。在石墨共價鍵。在石墨中各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子中各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強的共價鍵（大之間存在很強的共價鍵（大鍵）鍵）， C-CC-C鍵長比金剛石的短，鍵的強度大，鍵長比金剛石的短，鍵的強度大，故其熔點比金剛石高。故其熔點比金剛石高。石墨為混合鍵型晶體。石墨為混合鍵型晶體。 熔點熔點（） 沸點沸點（）石墨石墨3652365248274827金剛石金剛石

16、 35503550482748271、分析下列物質(zhì)的物理性質(zhì)，判斷其晶體類型：、分析下列物質(zhì)的物理性質(zhì)，判斷其晶體類型： A、碳化鋁，黃色晶體，熔點、碳化鋁，黃色晶體，熔點2200，熔融態(tài)不，熔融態(tài)不 導(dǎo)電導(dǎo)電_； B、溴化鋁，無色晶體，熔點、溴化鋁，無色晶體，熔點98 ，熔融態(tài)不導(dǎo)，熔融態(tài)不導(dǎo) 電電_； C、五氟化釩，無色晶體，熔點、五氟化釩，無色晶體，熔點19.5，易溶于乙，易溶于乙 醇、氯仿、丙酮中醇、氯仿、丙酮中_； D、物質(zhì)、物質(zhì)A，無色晶體，熔融時或溶于水中都能導(dǎo)，無色晶體，熔融時或溶于水中都能導(dǎo) 電電_。原子晶體原子晶體分子晶體分子晶體分子晶體分子晶體離子晶體離子晶體2. 氮化硅

17、（氮化硅（Si3N4）是一種新型的耐高溫耐磨）是一種新型的耐高溫耐磨材料，在工業(yè)上有廣泛用途，它屬于材料，在工業(yè)上有廣泛用途，它屬于A.原子晶體原子晶體 B. 分子晶體分子晶體 C. 金屬晶體金屬晶體 D. 離子晶體離子晶體 A3、碳化硅（、碳化硅（SiC）的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)）的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)，其中C原子和原子和S原子的位置是交替的。在下列三原子的位置是交替的。在下列三種晶體種晶體金剛石金剛石 晶體硅晶體硅 碳化硅中，它們的熔碳化硅中，它們的熔點從高到低的順序是點從高到低的順序是 （ ）A. B. C. D.A4 4、單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)、單質(zhì)

18、硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù) 金剛石金剛石晶體硅晶體硅晶體硼晶體硼熔點熔點382316832573沸點沸點510026282823硬度硬度107.09.5（1）晶體硼的晶體類型屬于）晶體硼的晶體類型屬于_晶體，晶體， 理由是理由是_。（2）已知晶體硼結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面）已知晶體硼結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體，其中有體，其中有20個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點，每個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點，每個頂點上各有個頂點上各有1個個B原子。通過視察圖形及推算，此晶原子。通過視察圖形及推算，此晶體結(jié)構(gòu)單元由體結(jié)構(gòu)單元由_個硼原子構(gòu)成。其中個硼原子構(gòu)成。其中BB鍵的鍵鍵的鍵角為角為_。分析：分析：晶體硼的熔、沸點和硬度都介于晶體Si和金剛石之間，而金剛石和晶體Si均為原子晶體，B與C相鄰與Si處于對角線處，則晶體硼也為原子晶體。晶體硼每個三角形的頂點被5個三角形所共有，所以，此頂點完全屬于一個三角形的只占到1/5，每個三角形中有3個這樣的點，且晶體B中有20個這樣的三角形，因此，晶體B中這樣的頂點（B原子）有3/520=12個。又因晶體硼中的三角形面為正三角形，所以鍵角為60。答案：答案：原子，晶體硼具有很高的熔沸點和很大的硬度；12，60