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1、第三章第二节分子晶体与原子晶体本讲稿第一页，共三十三页学习目标1.了解分子晶体和原子晶体的晶体结了解分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。构模型及其性质的一般特点。2理解分子晶体和原子晶体的晶体理解分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。类型与性质的关系。3了解分子间作用力对物质物理性了解分子间作用力对物质物理性质的影响。质的影响。4了解氢键及其对物质物理性质的了解氢键及其对物质物理性质的影响。影响。本讲稿第二页，共三十三页一、分子晶体一、分子晶体1结构特点结构特点(1)晶体中只含晶体中只含 。(2)分子内的化学键是分子内的化学键是 。(3)相邻分子间靠相邻分子间靠 相互吸引。
2、相互吸引。分子间作用力只是分子间作用力只是 ，则分子晶体有，则分子晶体有 特征，即每个分子周围有特征，即每个分子周围有 个紧邻的分子。个紧邻的分子。基础知识梳理基础知识梳理分子分子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分子密堆积分子密堆积12本讲稿第三页，共三十三页分子间还含有其他作用力，如分子间还含有其他作用力，如 ，分子晶，分子晶体的分子密堆积要少于体的分子密堆积要少于 个。如冰中每个水分子周个。如冰中每个水分子周围只有围只有 个紧邻的水分子。个紧邻的水分子。2物理性质物理性质(1)具有较具有较 熔、沸点，易熔、沸点，易 。(2)一般硬度较小。一般硬度较小。(3)固体和熔融状
3、态下固体和熔融状态下 导电。导电。(4)延展性延展性 。(5)相似相溶规律：非极性分子一般能溶于相似相溶规律：非极性分子一般能溶于 溶剂；极性分子一般能溶于溶剂；极性分子一般能溶于 溶剂。溶剂。氢键氢键124低低升华升华不不差差非极性非极性极性极性本讲稿第四页，共三十三页分子晶体的物理性质是由什么决定的？如何比较分子晶体的物理性质是由什么决定的？如何比较分子晶体熔、沸点的高低？分子晶体熔、沸点的高低？【思考思考提示提示】分子晶体是通过分子间作分子晶体是通过分子间作用力构成的，故要看其物理性质，应首先看分子用力构成的，故要看其物理性质，应首先看分子间作用力的大小。间作用力的大小。分子晶体是通过分
4、子间相互作用力构成的，分子晶体是通过分子间相互作用力构成的，晶体在熔化时，破坏的只是分子间作用力，一般晶体在熔化时，破坏的只是分子间作用力，一般不需要破坏分子内的化学键，所以只需要外界提不需要破坏分子内的化学键，所以只需要外界提供较少的能量。因此，分子晶体的熔点通常较低，供较少的能量。因此，分子晶体的熔点通常较低，硬度也较小，有较强的挥发性。当然，分子间作硬度也较小，有较强的挥发性。当然，分子间作用力越强，分子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。用力越强，分子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。思考本讲稿第五页，共三十三页3物质种类物质种类(1)所有所有 ，如，如H2O、NH3、CH4等。等。(2)部分部
5、分 ，如卤素，如卤素(X2)、O2、N2、白、白磷磷(P4)、硫、硫(S8)等。等。(3)部分部分 ，如，如CO2、P4O10、SO2、SO3等。等。(4)几乎所有的几乎所有的 ，如，如HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等。等。(5)绝大多数绝大多数 ，如苯、乙醇、乙酸、乙酸，如苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等。乙酯等。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本讲稿第六页，共三十三页4典型的分子晶体典型的分子晶体(如图如图)本讲稿第七页，共三十三页(1)冰冰水分子之间的主要作用力是氢键，当然也水分子之间的主要作用力是氢键，当然也存在范德华力。存
6、在范德华力。氢键有方向性，它的存在迫使在四面体中心氢键有方向性，它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的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相个相邻水分子相互吸引。互吸引。(2)干冰干冰每个晶胞中有每个晶胞中有12个原子。个原子。每个每个CO2分子周围等距紧邻的分子周围等距紧邻的CO2分子有分子有12个。个。本讲稿第八页，共三十三页二、原子晶体二、原子晶体1概念概念各原子都以各原子都以 相互结合，整块晶体是一个相互结合，整块晶体是一个三维的三维的 结构，又称结构，又称 晶体。晶体。2构成晶体的粒子构成晶体的粒子构成原子晶体的粒子是构成原子晶体的粒子是 ，故原子晶体中无，故
7、原子晶体中无 。共价键共价键共价键网状共价键网状共价共价原子原子分子和离子分子和离子本讲稿第九页，共三十三页3物理性质物理性质熔点熔点 ，硬度，硬度 ，溶于一般溶剂，溶于一般溶剂，导电，延展性导电，延展性 。4物质种类物质种类(1)某些某些 ，如晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚，如晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等。石等。(2)某些某些 ，如碳化硅，如碳化硅(SiC)、氮化硅、氮化硅(Si3N4)、氮化硼、氮化硼(BN)等。等。(3)某些某些 ，如二氧化硅，如二氧化硅(SiO2)、Al2O3等。等。高高难难不不差差非金属单质非金属单质非金属化合物非金属化合物氧化物氧化物大大本讲稿第十页，共三十三页5
8、典型的原子晶体典型的原子晶体(如图如图)本讲稿第十一页，共三十三页(1)金刚石金刚石在晶体中每个碳原子以共价单键与在晶体中每个碳原子以共价单键与4个碳原子个碳原子相结合，成为正四面体。相结合，成为正四面体。晶体中晶体中CC键夹角为键夹角为10928，碳原子采取了，碳原子采取了sp3杂化。杂化。最小环上有最小环上有6个碳原子。个碳原子。(2)二氧化硅二氧化硅在晶体中，在晶体中，1个硅原子和个硅原子和4个氧原子形成个氧原子形成4个共价键；个共价键；每个氧原子与每个氧原子与2个硅原子相结合。故个硅原子相结合。故SiO2晶体中硅原子与晶体中硅原子与氧原子按氧原子按1 2的比例组成。的比例组成。最小环上
9、有最小环上有12个原子。个原子。本讲稿第十二页，共三十三页课堂互动讲练课堂互动讲练要点一要点一分子晶体和原子晶体的比较分子晶体和原子晶体的比较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相相邻邻原子原子间间以共以共价价键键相相结结合而形合而形成空成空间间网状网状结结构构的晶体的晶体分子分子间间以分子以分子间间作用力相作用力相结结合的合的晶体晶体组成粒子组成粒子原子原子分子分子粒子间作用力粒子间作用力共价共价键键分子分子间间作用力作用力熔、沸点熔、沸点很高很高较较低低本讲稿第十三页，共三十三页硬度硬度很大很大较较小小溶解性溶解性不溶于任何溶不溶于任何溶剂剂部分溶于水部分溶于水导电性导
10、电性不不导电导电，个，个别为别为半半导导体体不不导电导电，部分溶于水，部分溶于水导电导电熔化时破坏熔化时破坏的作用力的作用力破坏共价破坏共价键键一定破坏分子一定破坏分子间间作用力作用力(有有时还时还破坏破坏氢键氢键，如冰熔化；，如冰熔化；S8熔化熔化时还时还破坏共价破坏共价键键)实例实例金金刚刚石石干冰，稀有气体干冰，稀有气体结构特点结构特点其最小的碳原子其最小的碳原子环环中有中有6个碳原子，个碳原子，CC键夹键夹角角为为10928CO2晶体中存在二氧化碳晶体中存在二氧化碳分子分子晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体本讲稿第十四页，共三十三页(2010年郑州模拟年郑州模拟)下列说法
11、正确的是下列说法正确的是()A原子晶体中只存在非极性共价键原子晶体中只存在非极性共价键B因为因为HCl的相对分子质量大于的相对分子质量大于HF，所以，所以HCl的熔的熔点高于点高于HFC干冰升华时，分子内共价键不会发生断裂干冰升华时，分子内共价键不会发生断裂D金属元素和非金属元素形成的化合物一定是金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物离子化合物例例例例1 1本讲稿第十五页，共三十三页【解析解析】原子晶体中存在非极性共价键，也原子晶体中存在非极性共价键，也可能存在极性共价键，如可能存在极性共价键，如SiO2、SiC等，等，A不正确；不正确；HF晶体中存在氢键，熔点高于晶体中存在氢键，熔
12、点高于HCl晶体，晶体，B不正确；不正确；干冰升华是物理变化，分子间作用力被破坏，但分干冰升华是物理变化，分子间作用力被破坏，但分子内共价键不断裂，子内共价键不断裂，C正确；金属元素和非金属元正确；金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物，也可能是共素形成的化合物不一定是离子化合物，也可能是共价化合物，如价化合物，如AlCl3等，等，D不正确。不正确。【答案答案】C本讲稿第十六页，共三十三页1有下列几种晶体：有下列几种晶体：A.水晶，水晶，B.冰醋酸，冰醋酸，C.白磷，白磷，D.金刚石，金刚石，E.晶体氩，晶体氩，F.干冰。干冰。(1)属于分子晶体的是属于分子晶体的是_(填字母，下同
13、填字母，下同)，直接由原子构成的分子晶体是直接由原子构成的分子晶体是_。(2)属于原子晶体的化合物是属于原子晶体的化合物是_。(3)直接由原子构成的晶体是直接由原子构成的晶体是_。(4)受热熔化时，化学键不发生变化的是受热熔化时，化学键不发生变化的是_，需克服共价键的是，需克服共价键的是_。跟踪训练跟踪训练本讲稿第十七页，共三十三页解析解析：根据构成晶体的微粒不同，分子晶体：根据构成晶体的微粒不同，分子晶体仅由分子组成，原子晶体中无分子。分子晶体由仅由分子组成，原子晶体中无分子。分子晶体由分子组成，有分子组成，有B、C、E、F，注意晶体氩是单原，注意晶体氩是单原子分子；原子晶体和单原子分子晶体
14、都由原子直子分子；原子晶体和单原子分子晶体都由原子直接构成，原子晶体有接构成，原子晶体有A、D，但化合物只有，但化合物只有A；分子；分子晶体熔化时，一般不破坏化学键；原子晶体熔化时，晶体熔化时，一般不破坏化学键；原子晶体熔化时，破坏化学键。破坏化学键。答案答案：(1)BCEFE(2)A(3)ADE(4)BCFAD本讲稿第十八页，共三十三页1不同类型的晶体不同类型的晶体原子晶体分子晶体原子晶体分子晶体2同一类型的晶体同一类型的晶体(1)分子晶体分子晶体分子晶体分子间作用力越大，物质熔、沸点越分子晶体分子间作用力越大，物质熔、沸点越高，反之越低；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反高，反之越低；具有氢键
15、的分子晶体，熔、沸点反常地高。如：常地高。如：H2OH2TeH2SeH2S，C2H5OHCH3OCH3。要点二要点二晶体熔、沸点比较晶体熔、沸点比较本讲稿第十九页，共三十三页一般而言：一般而言：组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔、沸点就越高，越大，分子间作用力越强，物质的熔、沸点就越高，如熔、沸点：如熔、沸点：CH4SiH4GeH4SnH4。组成和结构不相似的物质组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近相对分子质量相近)，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CON2，
16、CH3OHCH3CH3。在高级脂肪酸形成的油脂中，不饱和程度在高级脂肪酸形成的油脂中，不饱和程度越大，熔、沸点越低，如熔、沸点：越大，熔、沸点越低，如熔、沸点：本讲稿第二十页，共三十三页C17H35COOHC17H33COOH，硬脂酸油酸硬脂酸油酸(C17H35COO)3C3H5(C17H33COO)3C3H5。硬脂酸甘油酯油酸甘油酯硬脂酸甘油酯油酸甘油酯烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子里碳原子数的增加，熔、沸点升高，如熔、沸点：分子里碳原子数的增加，熔、沸点升高，如熔、沸点：C2H6CH4，C2H5ClCH3Cl，CH3COOHHCOOH。本讲
17、稿第二十一页，共三十三页同分异构体中，链烃及其衍生物的同分异构体随支同分异构体中，链烃及其衍生物的同分异构体随支链增多，熔、沸点降低，如熔、沸点：链增多，熔、沸点降低，如熔、沸点：本讲稿第二十二页，共三十三页新戊烷新戊烷芳香烃的异构体有两个取代基时，熔点按对、芳香烃的异构体有两个取代基时，熔点按对、邻、间位降低，沸点按邻、间、对位降低。邻、间位降低，沸点按邻、间、对位降低。(2)原子晶体原子晶体原子晶体原子间键长越短，键能越大，共价键原子晶体原子间键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质熔、沸点越高，反之越低，如熔、沸点：越稳定，物质熔、沸点越高，反之越低，如熔、沸点：金刚石金刚砂晶体硅。金刚石
18、金刚砂晶体硅。本讲稿第二十三页，共三十三页下列晶体性质的比较中错误的是下列晶体性质的比较中错误的是()A熔点：金刚石熔点：金刚石碳化硅碳化硅晶体硅晶体硅B沸点：沸点：NH3PH3C硬度：白磷硬度：白磷冰冰二氧化硅二氧化硅D熔点：熔点：SiI4SiBr4SiCl4例例例例2 2本讲稿第二十四页，共三十三页A项中三种物质都是原子晶体，因原子半径项中三种物质都是原子晶体，因原子半径r(C)r(Si)，所以键长：，所以键长：CCCSiCSiSiSi，键能越大，原子晶体的熔，键能越大，原子晶体的熔点越高，点越高，A项正确；项正确；NH3和和PH3都是分子晶体，但都是分子晶体，但NH3分子间存在氢键，故分
19、子间存在氢键，故NH3的沸点高，的沸点高，B项正确；二项正确；二氧化硅是原子晶体，硬度大，白磷和冰都是分子晶体，氧化硅是原子晶体，硬度大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较小，硬度较小，C项错误；卤化硅为分子晶体，它们的组项错误；卤化硅为分子晶体，它们的组成和结构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量成和结构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，熔点越高，越大，熔点越高，D项正确。项正确。【答案答案】C本讲稿第二十五页，共三十三页2下列分子晶体，关于熔、沸点高低叙述下列分子晶体，关于熔、沸点高低叙述中，正确的是中，正确的是()ACl2I2BSiCl4CCl4CNH3PH3DC(CH3)4CH3
20、(CH2)2CH3跟踪训练跟踪训练本讲稿第二十六页，共三十三页解析解析：选选B。比较物质熔、沸点，先搞清该物质比较物质熔、沸点，先搞清该物质属于哪一类晶体，再分析决定晶体熔、沸点的因素。属于哪一类晶体，再分析决定晶体熔、沸点的因素。A、B选项属于无氢键存在的分子结构相似的情况，选项属于无氢键存在的分子结构相似的情况，相对分子质量大的熔、沸点高；相对分子质量大的熔、沸点高；C选项属于有氢键选项属于有氢键存在但分子结构相似的情况，存在氢键的熔、沸点高；存在但分子结构相似的情况，存在氢键的熔、沸点高；D选项属于相对分子质量相同，但分子结构不同的情况，选项属于相对分子质量相同，但分子结构不同的情况，支
21、链越多的熔、沸点越低。支链越多的熔、沸点越低。本讲稿第二十七页，共三十三页当堂达标训练当堂达标训练本讲稿第二十八页，共三十三页江西东周古墓尸骨内发现奇异绿色晶体江西东周古墓尸骨内发现奇异绿色晶体新华网南昌新华网南昌2007年年7月月2日电，日电，2日在江西省靖安日在江西省靖安东周墓葬群发掘现场，考古人员在清理尸骨时陆续发现东周墓葬群发掘现场，考古人员在清理尸骨时陆续发现了多块奇异的绿色晶体，最后的一块达了多块奇异的绿色晶体，最后的一块达8.5厘米。专家厘米。专家称，这是国内考古界首次发现这类晶体，为考古界称，这是国内考古界首次发现这类晶体，为考古界提出了全新的研究课题。提出了全新的研究课题。课
22、外轻松阅读课外轻松阅读本讲稿第二十九页，共三十三页中国社科院研究员王亚蓉在清理第中国社科院研究员王亚蓉在清理第34号棺木的过程号棺木的过程中，在保存相对完好的尸体膝盖骨、颅骨和牙齿根部附近，中，在保存相对完好的尸体膝盖骨、颅骨和牙齿根部附近，发现从中发现从中“长出长出”了多块以前从未见过的绿色结晶体。她了多块以前从未见过的绿色结晶体。她介绍说，这些结晶体大多长介绍说，这些结晶体大多长1至至3厘米，呈细长的棱形，厘米，呈细长的棱形，绿色深浅不一，并能感觉到有一定的硬度，极为罕见。绿色深浅不一，并能感觉到有一定的硬度，极为罕见。本讲稿第三十页，共三十三页此次考古发掘的领队徐长青介绍，此前，考此次考
23、古发掘的领队徐长青介绍，此前，考古人员在其他棺木中也发现了类似的晶体。尤其令古人员在其他棺木中也发现了类似的晶体。尤其令人称奇的是，在一具尸骨的脑部发现了一块直径为人称奇的是，在一具尸骨的脑部发现了一块直径为两厘米、呈松枝球状的绿色结晶体。经采样放入玻两厘米、呈松枝球状的绿色结晶体。经采样放入玻璃缸一周后，其颜色由绿转黑，出现了炭化现象。璃缸一周后，其颜色由绿转黑，出现了炭化现象。现场还有专家在一具尸骨的锁骨位置发现了一块长现场还有专家在一具尸骨的锁骨位置发现了一块长达达8.5厘米的绿色结晶体。厘米的绿色结晶体。本讲稿第三十一页，共三十三页对于结晶体形成的原因和特性，专家目前仍对于结晶体形成的
24、原因和特性，专家目前仍无法确认。王亚蓉介绍，以前在马王堆和凤凰山无法确认。王亚蓉介绍，以前在马王堆和凤凰山167汉墓等古墓葬的发掘过程中，考古学家在尸骨中汉墓等古墓葬的发掘过程中，考古学家在尸骨中也发现了少量白色晶体。经研究，那些是氨基酸晶体。也发现了少量白色晶体。经研究，那些是氨基酸晶体。此次在靖安东周墓葬群中发现的绿色晶体有何属性，此次在靖安东周墓葬群中发现的绿色晶体有何属性，有待进一步研究。有待进一步研究。专家认为，这些绿色晶体的发现，为人体在不同情专家认为，这些绿色晶体的发现，为人体在不同情况下的各种变化提供了综合信息，为人体学、病理学研究况下的各种变化提供了综合信息，为人体学、病理学研究也提供了重要信息，并希望有更多学科的专家参与进一步也提供了重要信息，并希望有更多学科的专家参与进一步的研究。的研究。本讲稿第三十二页，共三十三页课时活页训练课时活页训练本讲稿第三十三页，共三十三页