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1、第三章第三章 晶体的结构与性质晶体的结构与性质华师一附中华师一附中 高一年级高一年级第二节第二节 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体观察思考请同学们判断下列物质是晶体还是非晶体：请同学们判断下列物质是晶体还是非晶体：水晶离子型晶体离子型晶体 原子型晶体 分子分子型晶体型晶体 金属型晶体金属型晶体 钠晶体的晶胞分复习总结：复习总结：微粒间作用微粒间作用微粒为分子：微粒为分子：分子间作用力（或范德华力）或氢键；分子间作用力（或范德华力）或氢键；微粒为原子：极性共价键或非极性共价键；微粒为原子：极性共价键或非极性共价键；微粒为离子：离子键。微粒为离子：离子键。干冰晶胞干冰晶胞碘晶胞碘晶胞观察两个晶
2、胞有何共同点？观察两个晶胞有何共同点？一、一、分子晶体分子晶体 1 1、只只含含分分子子的的晶晶体体称称为为分分子子晶晶体体。如如碘碘晶晶体体只只含含I I2 2分分子子，属属于于分分子子晶晶体体。在在分分子子晶晶体体中中，分分子子内内的的原原子子间间以以共共价价键键结结合合，而而相相邻分子靠分子间作用力或氢键相互吸引邻分子靠分子间作用力或氢键相互吸引。碘碘晶晶体体结结构构*构成分子晶体的构成分子晶体的粒子是分子，粒子粒子是分子，粒子间的相互作用是分间的相互作用是分子间作用力子间作用力或氢键或氢键分子晶体有哪些物理特性分子晶体有哪些物理特性,为什么？为什么？2 2、分子晶体的一般宏观性质、分子
3、晶体的一般宏观性质 较低的熔沸点较低的熔沸点 较小的硬度较小的硬度 固态或熔融状态下都不导电固态或熔融状态下都不导电 分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的 分子的极性相关分子的极性相关 相似相溶相似相溶构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相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互作用是分子间作用力或氢键或氢键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3、属于分子晶体的化合物类别举例、属于分子晶体的化合物类别举例（1
4、）、所有非金属氢化物）、所有非金属氢化物 H2O,H2S,NH3,CH4,HX（2）、部分非金属单质）、部分非金属单质 X2,O2,H2,S8,P4,C60（3）、部分非金属氧化物）、部分非金属氧化物 CO2,SO2,NO2,P4O6,P4O10（4）、几乎所有的酸）、几乎所有的酸 H2SO4,HNO3,H3PO4（5）、绝大多数有机物晶体）、绝大多数有机物晶体 乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖4.4.晶体分子结构特征晶体分子结构特征（）只有范德华力，无分子间氢键分子密（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每个分子周围有堆积（每个分子周围有1212个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：C
5、 C6060、干冰干冰 、I I2 2、O O2 2）（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征（如（如：HF HF、冰冰、NHNH3 3 ）分子的密堆积分子的密堆积（与每个分子距离最近的相同分子分子共有（与每个分子距离最近的相同分子分子共有（与每个分子距离最近的相同分子分子共有（与每个分子距离最近的相同分子分子共有12121212个个个个 ）干冰的晶体结构图分子的密堆积分子的密堆积（与（与COCO2 2分子距离最近的分子距离最近的COCO2 2分子共有分子共有 个个 ）1212碘碘的的晶晶体体结结构构图图由此可见，每个碘分子周围有由此可见，每个碘分子周围有 个碘
6、分子个碘分子12冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子冰的结构冰的结构氢键具有方向性氢键具有方向性分子的非密堆积分子的非密堆积许多气体可以与水形成水合物晶体。最早发现这类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水合物晶体的是1919世纪初的英国化学家戴维，他发世纪初的英国化学家戴维，他发现氯可形成化学式为现氯可形成化学式为ClCl2 28H8H2 20 0的水合物晶体。的水合物晶体。2020世世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。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，这种晶体的主要气体成分是甲烷，因而又称甲烷因而又
7、称甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速水合物。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，因而又称分解释放出可燃的甲烷，因而又称“可燃冰可燃冰”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小节小节:1 1、分分子子晶晶体体：由由分分子子构构成成。相相邻邻分分子子靠靠分分子子间间作作用用力力相互吸引。相互吸引。2 2、分子晶体特点：低熔点、升华、硬度很小等。、分子晶体特点：低熔点、升华、硬度很小等。3 3、常常见见分分子子晶晶体体分分类类：(1)(1)所所有有非非金金属属氢氢化化物物 (2)(2)部部分分非非金金属属单单质质，(3)(3)部部
8、分分非非金金属属氧氧化化物物(4)(4)几几乎乎所所有有的的酸酸(而而碱碱和和盐则是离子晶体盐则是离子晶体 (5)(5)绝大多数有机物的晶体。绝大多数有机物的晶体。晶体分子结构特征晶体分子结构特征晶体分子结构特征晶体分子结构特征（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每个分子周围有个分子周围有个分子周围有个分子周围有12121212个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：C C C C60606060、干冰干冰干冰干冰 、I I
9、I I2 2 2 2、O O O O2 2 2 2（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征 （如（如（如（如：HF HF HF HF、冰冰冰冰、NHNHNHNH3 3 3 3 ）1 1、四氯化硅的结构和四氯化碳类似，对其性质的推断，、四氯化硅的结构和四氯化碳类似，对其性质的推断，正确的是：正确的是：四氯化碳晶体是分子晶体；四氯化碳晶体是分子晶体；通常情况下为液态；通常情况下为液态；熔点高于四氯化碳；熔点高于四氯化碳；属于正四面体的分子构型属于正四面体的分子构型2 2、HgClHgCl2 2的
10、稀溶液可作手术刀的消毒剂，已知其熔点的稀溶液可作手术刀的消毒剂，已知其熔点是是227227，熔融状态的，熔融状态的HgClHgCl2 2不能导电，不能导电，HgClHgCl2 2的稀溶液的稀溶液有弱的导电能力，由下列关于有弱的导电能力，由下列关于HgClHgCl2 2的叙述中正确的是的叙述中正确的是（）属于共价化合物；属于共价化合物；属于离子化合物；属于离子化合物；属于非电解质；属于非电解质；属于弱电解质。属于弱电解质。A A B B C C D D4 4干冰汽化时，下列所述内容发生变化的是干冰汽化时，下列所述内容发生变化的是()A A分子内共价键分子内共价键 B B分子间作用力分子间作用力C
11、 C分子间距离分子间距离 D D分子间的氢键分子间的氢键3 3下列物质的液体中，不存在分子是下列物质的液体中，不存在分子是()()A A 二氧化硅二氧化硅B B 二氧化硫二氧化硫 C C 二氧化碳二氧化碳 D D二硫化碳二硫化碳思思 考与交流考与交流CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。二、原子晶体二、原子晶体 1、定义：、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。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、构成微粒：原子 3、微粒之间的作用：共价键、微粒之间的作用：共价键 4、气化或熔化时破坏的作用：共价键、
12、气化或熔化时破坏的作用：共价键 5、一般宏观性质：、一般宏观性质：熔沸点高熔沸点高，硬度大硬度大，难溶于一般溶剂。，难溶于一般溶剂。6、常见原子晶体例举：、常见原子晶体例举：（1）某些非金属单质）某些非金属单质 硼、硅、锗、金刚石等硼、硅、锗、金刚石等（2）某些非金属化合物）某些非金属化合物 SiC、BN等等（3）某些氧化物）某些氧化物 SiO2等等10928共价键10928Sio共价键104301 1、怎怎样样从从原原子子结结构构的的角角度度理理解解金金刚刚石石、硅和锗的熔点和硬度依次下降硅和锗的熔点和硬度依次下降?2 2“具具有有共共价价键键的的晶晶体体叫叫做做原原子子晶晶体体”。这种说法
13、对吗。这种说法对吗?为什么为什么?探究思考探究思考 一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm32.25g/cm3，化学性质，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热不活泼。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。石墨可用作润滑剂，可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。并用于制造坩锅、电极、铅
14、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石墨1 1、石墨为什么、石墨为什么很软很软？2 2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？3 3、石墨属于哪类晶体？为什么？、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，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。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（大在很强的共价键（大键）键），故熔沸点很高。，故熔沸点很高。石墨为混合键型晶体石墨为混合键型晶体。资料资料
15、莫氏硬度：莫氏硬度：某某些原子的熔点和硬度些原子的熔点和硬度“硬硬度度是是衡衡量量固固体体软软硬硬程程度度的的指指标标。硬硬度度有有不不同同的的标标度度，最最普普通通的的硬硬度度标标度度是是划划痕痕硬硬度度，即即莫莫氏氏硬硬度度，以以固固体体互互相相刻刻划划时时出出现现刻刻痕痕的的固固体体的的硬硬度度较较低低。全全刚刚石石不不能能被被任任何何天天然然矿矿物物刻刻划划出出封封痕痕，因因而而是是最最硬硬的的。以以金金刚刚石石的的硬硬度度为为1010，以以另另9 9种种天天然然矿矿物物为为代代表，可表，可将莫氏将莫氏硬度分为十度，硬度分为十度，原子原子晶体晶体金刚石金刚石氮化硼氮化硼 碳化硅碳化硅氧
16、化铝氧化铝 石英石英 硅硅 锗锗 熔点熔点 39003900 30003000 2 7002 700 20302030 17101710 14101410 12111211 硬度硬度 1010 9 95 5 9 95 5 9 9 7 7 6 65 5 6 60 0练习练习1、金刚石（晶体硅结构与此类似）、金刚石（晶体硅结构与此类似）（1）由图中观察可知：每个碳原子被）由图中观察可知：每个碳原子被相邻的相邻的4个碳原子包围，以共价键跟个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子接个，形成四面体。这些四个碳原子接个，形成四面体。这些四面体向空间发展，构成一个坚实的、面体向空间发展，构成一个坚实的、彼此联结的
17、空间网状晶体。每个彼此联结的空间网状晶体。每个 C-C键长相等，键角均为键长相等，键角均为109。28。（2）晶体中最小环由）晶体中最小环由_个个C组成且不共面。组成且不共面。6（3）晶体中）晶体中C原子数与原子数与C-C 键数之比为：键数之比为：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120，CC键长为键长为 1.421010 m层间距 3.35 1010 m23小结：金刚石、石墨的比较小结：金刚石、石墨的比较项
18、目项目金刚石金刚石石墨石墨晶体形状晶体形状晶体中的键或作用晶体中的键或作用力力由最少碳原子形成由最少碳原子形成环的形状与个数环的形状与个数碳原子成键数碳原子成键数键的平均数键的平均数 原子的平均数原子的平均数每每个个环环中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同面个原子不同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白球表示 硅原子SiO2平面结构利用金刚石的结构来推断利用金刚石的结构来推断SiO2的空间结构的空间结构SiO2最小的环有几个原子组成？最小的环有几个原子组成？金刚石
19、的结构12个（个（6个硅个硅 6个氧）个氧）3、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，熔点、碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态，熔融态不导电；不导电；_B、溴化铝，无色晶体，熔点、溴化铝，无色晶体，熔点98，熔融态不，熔融态不导电；导电；_C、五氟化钒，无色晶体，熔点、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；于乙醇、氯仿、丙酮中；_D、物质、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电导电_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
20、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间分子间以分子间作用力结合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固体和熔化状态都不导电，部分都不导电，部分溶于水导电溶于水导电祝祝同同学学们们学学习习进进步步，天天天天有有个个好好心心情情题目：最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的题目：最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示。顶角和面心的原子是钛气态团簇分子，如右图所示。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，则它的分子原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的分子式是式是 ()ATiC BTi4C4，CTi14C13 DTi13C14防止类推中的失误防止类推中的失误C