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1、第三章 晶体结构与性质第二节 分子晶体与共价晶体第1课时 分子晶体晶体分类晶体分类举例举例构成粒子构成粒子粒子间作用粒子间作用离子晶体离子晶体 共价晶体共价晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体 CO2NaClCu金刚石金刚石分子分子原子原子阴、阳离子阴、阳离子金属阳离子、金属阳离子、自由电子自由电子分子间分子间作用力作用力共价键共价键离子键离子键金属键金属键一、分子晶体1、概念：、概念：只含只含分子分子的的晶体称为分子晶体晶体称为分子晶体。2、构成、构成粒子及粒子粒子及粒子间的相互作用间的相互作用分子分子分子间作用力分子间作用力分子分子晶体晶体构成粒子：构成粒子：粒子间的作用力：粒子间的作
2、用力：分子内各原子间：分子内各原子间：共价键共价键稀有气体是稀有气体是单原子分子单原子分子，无无化学键，只有分子间作用力。化学键，只有分子间作用力。（稀有气体除外）（稀有气体除外）所有分子晶体中是否均存在化学键？为什么？所有分子晶体中是否均存在化学键？为什么？3、典型典型的的分子晶体分子晶体(1)所有所有非金属氢化物非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX(2)部分部分非金属单质非金属单质：X2(卤素卤素)、O2、H2、S8、P4、C60、稀有气体等稀有气体等(B、Si、金刚石等除外、金刚石等除外)(3)部分部分非金属非金属氧化物氧化物：CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等
3、等注意：注意：SiO2 是共价晶体！是共价晶体！(4)几乎所有的几乎所有的酸酸：H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等等(5)绝大多数有机物绝大多数有机物：乙醇、冰醋酸、蔗糖等乙醇、冰醋酸、蔗糖等下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是物是()A.NH3、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4C.SO2、C60、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2B B表表3-2 某些分子晶体某些分子晶体的的熔点熔点分子晶体分子晶体 氧气氧气 氮气氮气 白磷白磷 水水 熔点熔点/218.3 210.1 44.2 0分子晶体分
4、子晶体 硫化氢硫化氢 甲烷甲烷 乙酸乙酸 尿素尿素 熔点熔点/85.6 182.5 16.7 132.7结合表格和已有结合表格和已有知识知识，分析分子晶体分析分子晶体有哪些物理有哪些物理特性？特性？为什么为什么?分子晶体具有较低分子晶体具有较低的的熔点熔点4、分子晶体、分子晶体的物理性质的物理性质(1)熔、沸点较低，熔、沸点较低，硬度小硬度小分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，由于分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，且硬度较小。很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，且硬度较小。(2)不导电不导电(3)溶解性遵循溶解性遵循“相似相
5、溶相似相溶”原理原理构成分子晶体的微粒都是分子，在熔融状态下没有产生自由构成分子晶体的微粒都是分子，在熔融状态下没有产生自由移动的离子。移动的离子。1、正误判断正误判断(1)组组成成分分子子晶晶体体的的微微粒粒是是分分子子，在在分分子子晶晶体体中中一一定定存存在在共共价键和分子间作用力价键和分子间作用力 ()(2)分分子子晶晶体体熔熔化化时时一一定定破破坏坏范范德德华华力力，有有些些分分子子晶晶体体还还会会破坏氢键破坏氢键()(3)分子晶体熔化或溶于水均不导电分子晶体熔化或溶于水均不导电()(4)分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大
6、大()(5)水分子间存在着氢键，故水分子较稳定水分子间存在着氢键，故水分子较稳定()(6)H2SO4为强电解质，硫酸晶体是能导电的为强电解质，硫酸晶体是能导电的()(7)SiCl4晶体是分子晶体，熔点高于晶体是分子晶体，熔点高于CCl4()知识回顾知识回顾熔沸点的比较熔沸点的比较：(1)分子间作用力越强，熔沸点越高。分子间作用力越强，熔沸点越高。组成和结构相似的分子晶体，组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高用力越强，熔沸点越高。若若分子间存在氢键分子间存在氢键，则分子间作用力较大，则分子间作用力较大，熔沸点较高熔沸点较高。如熔沸点：
7、如熔沸点：I2 Br2 Cl2 F2 如如熔沸点：熔沸点：H2OH2TeH2SeH2S，HFHCl，NH3PH3(2)相对分子质量相近时，相对分子质量相近时，分子极性越大，熔沸点越高分子极性越大，熔沸点越高。(3)有机物的同分异构体中，支链数越多，熔沸点越低。有机物的同分异构体中，支链数越多，熔沸点越低。如沸点：正戊烷如沸点：正戊烷异戊烷异戊烷新戊烷新戊烷如沸点：如沸点：CON2适用于分子晶体2、下列下列性质适合于分子晶体的性质适合于分子晶体的是是（）熔点熔点1 070，易溶于水，水溶液导电，易溶于水，水溶液导电熔点熔点10.31，液态不导电，水溶液导电，液态不导电，水溶液导电能溶于能溶于CS
8、2，熔点，熔点112.8，沸点，沸点444.6 熔点熔点97.81，质软、导电，密度为，质软、导电，密度为0.97 gcm3A.B.C.D.C 晶体是由内部微粒晶体是由内部微粒(原子、离子或分子原子、离子或分子)在三维空间在三维空间里呈周期性重复排列而构成的具有规则几何外形的固体。里呈周期性重复排列而构成的具有规则几何外形的固体。那么那么构成构成分子晶体的内部微粒分子晶体的内部微粒分子，是分子，是以怎样以怎样的方式有序排列的呢？的方式有序排列的呢？干冰晶胞干冰晶胞1、每个干冰晶胞中每个干冰晶胞中有有_个个CO2分子分子;2、每个每个CO2分子周围等距紧邻的分子周围等距紧邻的CO2分子分子有有_
9、个。个。4流交与考思用假想的直线将用假想的直线将晶体中的微粒晶体中的微粒中中心连接起来心连接起来xyz01432干冰晶胞干冰晶胞1、每个干冰晶胞中每个干冰晶胞中有有_个个CO2分子分子;2、每个每个CO2分子周围等距紧邻的分子周围等距紧邻的CO2分子分子有有_个。个。4流交与考思用假想的直线将用假想的直线将晶体中的微粒晶体中的微粒中中心连接起来心连接起来xyz干冰晶胞干冰晶胞1、每个干冰晶胞中每个干冰晶胞中有有_个个CO2分子分子;2、每个每个CO2分子周围等距紧邻的分子周围等距紧邻的CO2分子分子有有_个。个。4流交与考思用假想的直线将用假想的直线将晶体中的微粒晶体中的微粒中中心连接起来心连
10、接起来xyz干冰晶胞干冰晶胞1、每个干冰晶胞中每个干冰晶胞中有有_个个CO2分子分子;2、每个每个CO2分子周围等距紧邻的分子周围等距紧邻的CO2分子分子有有_个。个。4流交与考思用假想的直线将用假想的直线将晶体中的微粒晶体中的微粒中中心连接起来心连接起来xyz12分子密堆积冰的结构冰的结构3、冰晶、冰晶体中，每个水分子周围有体中，每个水分子周围有_个紧邻的水分子；个紧邻的水分子；4、和干冰晶体一样吗？若不一样，可能的原因是什么？、和干冰晶体一样吗？若不一样，可能的原因是什么？流交与考思12344 水水分子间存在氢键分子间存在氢键，氢键，氢键具有具有方向性方向性，每个，每个H2O都与都与4个个
11、相邻的相邻的H2O相互吸引，构成四相互吸引，构成四面体。面体。分子非密堆积5、分子晶体的微粒堆积方式分子晶体的微粒堆积方式密堆积非密堆积微粒间作用力微粒间作用力空间空间特点特点举例举例范德华力范德华力通常每个通常每个分子分子周围周围最多有最多有12个个紧邻的紧邻的分子分子如：如：C60、干冰、干冰、I2、O2范德华力、氢键范德华力、氢键每个每个分子分子周围紧邻周围紧邻的的分子数分子数小于小于12如如：HF、NH3、冰冰CO2O2C60冰的结构冰的结构想想 一1、冰晶体中、冰晶体中1 mol H2O最多最多有有_mol 氢键。氢键。2想想 一2、冬季、冬季河水结冰后，冰块往往浮在水面，为什么冰的
12、河水结冰后，冰块往往浮在水面，为什么冰的密度比水小呢？密度比水小呢？由于氢键的方向性，使冰晶体中由于氢键的方向性，使冰晶体中每个每个H2O与与四面四面体顶角方向的体顶角方向的4个个相邻相邻H2O相互相互吸引，形成空隙较大的吸引，形成空隙较大的网状体。冰融化后，分子间的空隙减小。所以冰的密网状体。冰融化后，分子间的空隙减小。所以冰的密度比水小度比水小，冰，冰会浮在水面上。会浮在水面上。想想 一3、为什么水在为什么水在4时的密度最大？时的密度最大？T/0420100/gcm-30.999841 1.000000 0.998203 0.958354 当冰刚刚融化为液体水时，热运动使冰的结构当冰刚刚融
13、化为液体水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度增大，超过部分解体，水分子间的空隙减小，密度增大，超过4时，由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐时，由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐渐减小。渐减小。想想 一4、H2S和和水水分分子子结结构构相相似似，但但H2S晶晶体体中中，一一个个H2S分分子子周周围围有有12个个紧紧邻邻分分子子，而而冰冰中中一一个个水水分分子子周周围围只只有有4个紧邻分子，为什么？个紧邻分子，为什么？H2S晶体中分子之间只有范德华力，范德华力无饱和性与晶体中分子之间只有范德华力，范德华力无饱和性与方向性，能够形成分子密堆积。因此，一个方向性，能够形成分
14、子密堆积。因此，一个H2S分子分子周围有周围有12分紧邻分子分紧邻分子。冰晶体中水分子间存在氢键，氢键具有方向性，这迫使冰晶体中水分子间存在氢键，氢键具有方向性，这迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的的四四个个相邻水相邻水分子形成氢键。因此，冰中一个水分子周围只有分子形成氢键。因此，冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子。个紧邻分子。科学 技术 社会 天然气水合物天然气水合物一种潜在的能源一种潜在的能源 20世纪末，科学家发现海底存在世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。其主要气体大量天然气水合物晶体。其主要气体成分是甲烷，称甲烷水合物，
15、外形像成分是甲烷，称甲烷水合物，外形像冰，在常温常压下会迅速分解释放出冰，在常温常压下会迅速分解释放出甲烷又称甲烷又称“可燃冰可燃冰”。干冰易升华2Mg+CO2 =2MgO+C点燃点燃镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成资料卡片P801.下列下列有关分子晶体的说法一定正确的有关分子晶体的说法一定正确的是是（）A.分子内均存在共价键分子内均存在共价键B.分子间一定存在范德华力分子间一定存在范德华力C.分子间一定存在氢键分子间一定存在氢键D.其结构一定为分子密堆积其结构一定为分子密堆积B2、正正硼酸硼酸(H3BO3)是一种片层
16、状结构的白色晶体，层内的是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连分子通过氢键相连(如图所示如图所示)。下列有关说法正确的。下列有关说法正确的是是（）A.正硼酸晶体不属于分子晶体正硼酸晶体不属于分子晶体B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关分子的稳定性与氢键有关C.分子中硼原子最外层为分子中硼原子最外层为8电子稳定结构电子稳定结构D.含含1 mol H3BO3的晶体中有的晶体中有3 mol氢键氢键D3、据据报道，科研人员应用计算机模拟出结构类似报道，科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的的物质物质N60。已知：已知：N60分子中每个氮原子均以分子中每个氮原子均以NN结合三个结合三个N原子而形成原子而形成8电子稳定结构；电子稳定结构；NN的键能为的键能为167 kJmol1。请回答下列问题：请回答下列问题：(1)N60分子组成的晶体分子组成的晶体为为_晶体晶体，其熔、沸点比，其熔、沸点比N2_(填填“高高”或或“低低”)，原因，原因是是_分子分子高高N60、N2均为分子晶体，且均为分子晶体，且N60的相对分子质量大，分子间作的相对分子质量大，分子间作用力大，故熔、沸点用力大，故熔、沸点高高