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 1. 熟知分子晶体的概念、结构特点及常见的分子晶体。熟知分子晶体的概念、结构特点及常见的分子晶体。 2. 能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体 的物理特性。的物理特性。 目标导航目标导航 晶体和非晶体的差异晶体和非晶体的差异 固体固体 外观外观 微观结构微观结构 自范性自范性 各向异性各向异性 熔点熔点 晶体晶体 非晶非晶 体体 本质本质 区别区别 鉴别鉴别 最科学的方法是用最科学的方法是用X射线衍射实验射线衍射实验 具有规则的具有规则的 几何外形几何外形 有有 粒子在三
2、维粒子在三维 空间呈周期空间呈周期 性有序排列性有序排列 各向各向 异性异性 固定固定 不具有规则不具有规则 的几何外形的几何外形 没有没有 粒子排列相粒子排列相 对无序对无序 各向各向 同性同性 不固定不固定 微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列 复习导课复习导课 碘晶体结构碘晶体结构 干冰晶体结构干冰晶体结构 观察下列两种晶体有什么共同特点？观察下列两种晶体有什么共同特点？ 课堂探究课堂探究 只含有分子的晶体称为分子晶体。只含有分子的晶体称为分子晶体。 1. 概念：概念： 强调：强调： （1）构成）构成晶体的微粒：晶体的微粒： （2）微粒）微粒间
3、作用力：间作用力： 分子分子 分子晶体分子晶体 分子内分子内： 分子间：分子间： 分子间作用力（范德华力、氢键）分子间作用力（范德华力、氢键） 共价键共价键 决定分子晶体的熔、沸点决定分子晶体的熔、沸点 结合结合表格和已有知识表格和已有知识,分析分析:分子晶体有哪些物理特性？为什么分子晶体有哪些物理特性？为什么? 原因：分子间作用力较弱原因：分子间作用力较弱 (1)较低的熔点和沸点，易升华；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；导电； (2)较小的硬度；较小的硬度； (4) 符合相似相溶；
4、符合相似相溶； 2.分子晶体的物理性质分子晶体的物理性质 注：注：分子间作用力越大，熔分子间作用力越大，熔沸点越高沸点越高(相对分子相对分子质量，分子极性，质量，分子极性， 氢键氢键)； 分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力和分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力和氢键，不氢键，不破坏破坏 化学键，也化学键，也有有例外，如例外，如S8。 问题探究问题探究1：分子晶体的物理性质是由什么决定的？如何比较分子：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？晶体熔、沸点的高低？ 提示：提示：分子晶体分子晶体是通过分子间相互作用力构成的是通过分子间相互作用力构成的，晶体在熔化时，晶体
5、在熔化时， 破坏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 以只需要外界提供较少的能量。因此，分子晶体的熔点通常较低，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， 硬度也较小，有较强的挥发性。分子间作用力越强，分子晶体的硬度也较小，有较强的挥发性。分子间作用力越强，分子晶体的 熔、沸点越高，硬度越大熔、沸点越高，硬度越大。 (1)所有所有非金属氢化物：非金属氢化物：H2O，NH3， CH4，HX (2)部分部分非金属单质：非金属单质：O2，S8，P4，C60 、稀有气体、稀有气体 (3)部分部分非金属氧化物：非金属
6、氧化物：CO2，NO2，P4O6， P4O10 (4)几乎几乎所有的酸：所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4 (5)绝大多数绝大多数有机物的晶体：有机物的晶体：乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖 3. 常见的分子晶体：常见的分子晶体： 问题探究问题探究2：分子晶体：分子晶体(如图如图)中粒子中粒子如何如何分布分布？ 大多数分子晶体的结构特点：大多数分子晶体的结构特点：分子密堆积分子密堆积 （与每个分子距离最近的相同分子共有（与每个分子距离最近的相同分子共有12个个 ） 氧（氧（O2）的晶体结构）的晶体结构 碳碳60的晶胞的晶胞 干冰的晶胞干冰的晶胞 思考：在干冰晶体中，离该思考：在干冰
7、晶体中，离该 CO2分子最近的分子有几个？分子最近的分子有几个？ (1)干冰干冰 每个晶胞中有每个晶胞中有_个个CO2分子，分子， _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_个个。 干冰在常压下极易升华，工业上广泛用作制冷剂。干冰在常压下极易升华，工业上广泛用作制冷剂。 4 12 12 分子密堆积分子密堆积 （与（与1个个CO2分子距离最近的分子距离最近的CO2分子分子共有共有_个个 ） 干冰的晶体结构图干冰的晶体结构图 12 (2)冰冰 水分子之间的作用力是水分子之间的作用力是_、_。 冰冰中中1个个水分子周围有水分子周围有_个个水分子形成四面
8、体水分子形成四面体;属于属于_。 1mol冰中有冰中有_mol“氢键”。“氢键”。 氢键氢键 范德华力范德华力 4 分子非密堆积分子非密堆积 2 冰冰中中1个个水分子周围水分子周围有有4个个水分子水分子 冰的结构冰的结构 分子非密堆积分子非密堆积 氢键具有方向性氢键具有方向性 4.分子晶体的结构特征分子晶体的结构特征 (1)密密堆积堆积 (2)非密非密堆积堆积 只有范德华力，无分子间氢键只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积分子密堆积。 (每个分子周围每个分子周围有有12个个紧邻的分子紧邻的分子) 若分子间主要为氢键若分子间主要为氢键不具有分子密堆积特征不具有分子密堆积特征。 氢键具有氢键具有方
9、向性，使方向性，使晶体中的空间利率不晶体中的空间利率不高，留高，留有相当大的空隙有相当大的空隙 （每个分子周围紧邻的分子（每个分子周围紧邻的分子少于少于12个个） 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 1. 分子晶体：分子晶体：由分子构成由分子构成。相邻分子靠分子间作用力相互吸引相邻分子靠分子间作用力相互吸引。 2. 分子晶体特点：分子晶体特点：低熔沸点低熔沸点、升华升华、硬度很小等硬度很小等。 3. 常见分子晶体分类常见分子晶体分类：(1)所有非金属所有非金属氢化物氢化物；(2)部分非金属部分非金属单质；单质； (3)部分非金属部分非金属氧化物；氧化物；(4)几乎所有的酸几乎
10、所有的酸(而碱和盐则是离子晶体而碱和盐则是离子晶体 ) ； (5)绝大多数有机物的晶体绝大多数有机物的晶体。 4.分子晶体结构分子晶体结构特征：特征：(1)只有只有范德华力，无分子间氢键范德华力，无分子间氢键分子密分子密 堆积（堆积（每个分子周围有每个分子周围有12个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：C60、干冰、干冰 、O2)；(2) 有有分子间氢键分子间氢键不具有分子密堆积不具有分子密堆积特征（特征（如如：HF 、冰、冰、NH3 ）。）。 课堂总结课堂总结 5.分子晶体的熔沸点比较规律分子晶体的熔沸点比较规律:(比较分子间作用力比较分子间作用力) a.分子间作用力越分子间作用力越 ,物质的
11、熔、沸点越物质的熔、沸点越 ;具有氢键的分子晶体具有氢键的分子晶体 熔、沸点反常地熔、沸点反常地 。如。如H2O H2Te H2Se H2S。 大大 高高 高高 b.组成和结构相似的分子晶体组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越相对分子质量越 ,熔、沸点越熔、沸点越 , 如如SnH4 GeH4 SiH4 CH4。 大大 高高 c.组成和结构不相似的物质组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近相对分子质量接近),分子的极性越大分子的极性越大,其其 熔、沸点越高熔、沸点越高,如如CON2,CH3OHCH3CH3。 d.同分异构体同分异构体,支链越多支链越多,熔、沸点越低。熔、沸点越低。 1下列物
12、质属于分子晶体的化合物是（下列物质属于分子晶体的化合物是（ ） A石英石英 B 硫磺硫磺 C 干冰干冰 D 食盐食盐 C 2干冰气化时，下列所述内容发生变化的是（干冰气化时，下列所述内容发生变化的是（ ） A分子内共价键分子内共价键 B 分子间作用力分子间作用力 C 分子键距离分子键距离 D 分子间的氢键分子间的氢键 BC 3冰醋酸固体中不存在的作用力是（冰醋酸固体中不存在的作用力是（ ） A 离子键离子键 B 极性键极性键 C 非极性键非极性键 D 范德华力范德华力 A 当堂检测当堂检测 4水分子水分子间存在着氢键的作用，使水分子间存在着氢键的作用，使水分子彼此结合而彼此结合而 成成(H2O
13、)n。在冰中每个水分子被。在冰中每个水分子被4个个水分子水分子包围包围形成变形成变 形形的正四面体，通过“氢键”的正四面体，通过“氢键”相互连相互连接成接成庞大的分子庞大的分子 晶体晶体，其结构如图：试分析，其结构如图：试分析： 1 mol 冰中有冰中有 mol 氢键？氢键？ H2O的熔沸点比的熔沸点比H2S高还是低？为什么高还是低？为什么？ 已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？ 2 氢键氢键 提示：由于提示：由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶点的氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶点的4个分子个分子 相互吸引，形成空隙较大的网状体，密度比水小，所以结的冰会浮在水面相互吸引，形成空隙较大的网状体，密度比水小，所以结的冰会浮在水面上。上。