1、第第1 1课时课时 分子晶体分子晶体 观察下列两种晶体的晶胞找出两种晶体的共同点？观察下列两种晶体的晶胞找出两种晶体的共同点？ 结论：构成微粒都是分子。结论：构成微粒都是分子。 都是都是面心立方晶胞。面心立方晶胞。 碘晶胞碘晶胞 二氧化碳晶胞二氧化碳晶胞 学习目标学习目标 1. 熟知分子晶体的概念、结构特点及常见的分子熟知分子晶体的概念、结构特点及常见的分子 晶体。晶体。 2. 能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子 晶体的物理特性。晶体的物理特性。 分子晶体分子晶体 1. 概念概念 构成晶体的粒子是分子构成晶体的粒子是分子，粒子间以分子间作用力粒子间
2、以分子间作用力（范德华力范德华力， 氢键氢键）相互作用的晶体叫分子晶体相互作用的晶体叫分子晶体。如碘晶体如碘晶体，I2分子分子，属属 于分子晶体于分子晶体。 （1）构成分子晶体的粒子是分子。）构成分子晶体的粒子是分子。 （2）粒子间的相互作用）粒子间的相互作用:分子内的原子间以共价键结分子内的原子间以共价键结 合合;而而相邻分子相邻分子靠分子间作用力或氢键相互吸引。靠分子间作用力或氢键相互吸引。 （3）范德华力远小于化学键的作用；）范德华力远小于化学键的作用； （4）分子晶体熔化破坏的是分子间作用力。）分子晶体熔化破坏的是分子间作用力。 碘 晶 体 结 构 碘 晶 体 结 构 （1）所有非金属
3、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）绝大多数有机物的晶体：乙醇绝大多数有机物的晶体：乙醇，冰醋酸冰醋酸，蔗糖蔗糖 （6）稀有气体稀有气体 2. 典型的分子晶体：典型的分子晶体： 分子晶体有哪些物理分子晶体有哪些物理特性，为什么特性，为什么？ 因为因为构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相互作用是分子间构成分子晶体的粒子是分子，粒子间
4、的相互作用是分子间 作用力或氢键，而分子间作用力和氢键比共价键弱得多。作用力或氢键，而分子间作用力和氢键比共价键弱得多。 因此，分子晶体大多数有低熔沸点、低硬度的特点，且因此，分子晶体大多数有低熔沸点、低硬度的特点，且 有些分子具有升华的特性；有些分子具有升华的特性； 注意：注意： 分子晶体分子晶体气化或熔化时破坏的作用力：气化或熔化时破坏的作用力： 是分子间作用力或氢键，是分子间作用力或氢键， （1）有单个分子存在有单个分子存在，化学式就是分子式化学式就是分子式 （2）较低的熔点和沸点较低的熔点和沸点，易升华；易升华； （3）较小的硬度；较小的硬度； （4）一般都是绝缘体一般都是绝缘体，熔融
5、状态也不导电熔融状态也不导电。（本身不导本身不导 电电，但有些溶于水能导电但有些溶于水能导电） （5）分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子的极性相分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子的极性相 关关 相似相溶相似相溶 3.分子晶体的一般宏观性质分子晶体的一般宏观性质： （1）密堆积）密堆积 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堆积。这类分子密堆积。这类 晶体每个分子周围一般有晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：C60、 干冰干冰 、I2、O2。 4.晶体分子结构特征（晶体分子结构特征（分两种情况分两种情况） 分子的密堆积分子的密堆积 干冰的晶体结构图干
6、冰的晶体结构图 左图是左图是CO2晶体晶胞的结构，有图可知晶体晶胞的结构，有图可知 CO2晶体的晶胞是一个面心立方结构，晶体的晶胞是一个面心立方结构， 立方体的每个顶点上有一个立方体的每个顶点上有一个CO2分子，分子， 6个面心上还有个面心上还有6个个CO2分子，分子，每个每个CO2 分子周围离该分子距离最近且相等的分子周围离该分子距离最近且相等的 CO2分子有分子有12个（同层个（同层4个，上层个，上层4个，个， 下层下层4个个），每个晶胞从），每个晶胞从CO2晶体中分晶体中分 享到享到4个个CO2分子，无数个这样的晶胞分子，无数个这样的晶胞 在空间无隙并置形成了在空间无隙并置形成了CO2晶
7、体。晶体。 干冰为例干冰为例 分子的密堆积分子的密堆积 重要结论：重要结论：与与CO2分子距离最近的分子距离最近的CO2分子共有分子共有12个个 有有分子间氢键分子间氢键氢键具有氢键具有方向性，使方向性，使晶体中的空间利晶体中的空间利 率不率不高，留高，留有相当大的有相当大的空隙。这种空隙。这种晶体不具有分子密堆晶体不具有分子密堆 积特征。如积特征。如：HF 、NH3、冰（每个水分子周围只有、冰（每个水分子周围只有4个个 紧邻的水分子）。紧邻的水分子）。 （2）非密堆积）非密堆积 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 冰为例冰为例 冰中水分子之间的相互作用
8、除范德华力外还有氢键，冰晶体冰中水分子之间的相互作用除范德华力外还有氢键，冰晶体 主要是水分子靠氢键形成的，由于氢键具有一定的方向性，主要是水分子靠氢键形成的，由于氢键具有一定的方向性， 每个水分子与周围的每个水分子与周围的4个水分子结合，个水分子结合，4个水分子也按照这样个水分子也按照这样 的规律再与其它水分子结合。这样，每个水分子中的每个氧的规律再与其它水分子结合。这样，每个水分子中的每个氧 原子周围都有原子周围都有4个氢原子，氧原子与其中的个氢原子，氧原子与其中的2个氢原子通过共个氢原子通过共 价键结合，因此他们之间的距离较近一些，与其他水分子的价键结合，因此他们之间的距离较近一些，与其
9、他水分子的 另外另外2个氢原子靠氢键结合在一起。在这种排列中，分子的个氢原子靠氢键结合在一起。在这种排列中，分子的 间距比较大，有很多空隙，比较松散。因此，液态水变成固间距比较大，有很多空隙，比较松散。因此，液态水变成固 态水时，即水凝固成冰态水时，即水凝固成冰.雪雪.霜时，密度减小。霜时，密度减小。 5. 分子晶体分子晶体熔、沸点高低的比较熔、沸点高低的比较规律规律 分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间的作用力。分分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间的作用力。分 子间作用力越大，物质熔化和汽化时需要的能量就越多，子间作用力越大，物质熔化和汽化时需要的能量就越多， 物质的熔、沸点就越高物质的熔
10、、沸点就越高。 因此，比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是因此，比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是 比较分子间作用力（包括范力和氢键）的大小。比较分子间作用力（包括范力和氢键）的大小。 1. 分子晶体分子晶体是否导电？什么条件下可以导电？是否导电？什么条件下可以导电？ 由于由于构成构成分子晶体的分子晶体的粒子是分子粒子是分子，不管是晶体或晶体熔化，不管是晶体或晶体熔化 成的液体，都成的液体，都没有带电荷的离子存在没有带电荷的离子存在，因此，分子晶体以，因此，分子晶体以 及它熔化成的液体及它熔化成的液体都不导电都不导电。 分子晶体分子晶体溶于水溶于水时，水溶液时，水溶液有的能导电有的能导电
11、，如，如HCl溶于水，溶于水，有有 的不导电的不导电，如，如C2H5OH溶于水。溶于水。 深入探究深入探究 2. 为何为何分子晶体的硬度小，熔沸点低？分子晶体的硬度小，熔沸点低？ 构成晶体的微粒是分子构成晶体的微粒是分子 分子之间以分子间作用力（主要是范德华力）相结合，分子之间以分子间作用力（主要是范德华力）相结合， 范德华力远小于化学键的作用范德华力远小于化学键的作用 3. 是不是是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？在分子晶体中分子间只存在范德华力？ 不对，分子间氢键也是一种分子间作用力，不对，分子间氢键也是一种分子间作用力， 如冰中就同时存在着范德华力和氢键。如冰中就同时存在着范德华力
12、和氢键。 4. 为何为何干冰的熔沸点比冰低，密度却比冰大干冰的熔沸点比冰低，密度却比冰大？ 由于由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用 力较难，所以熔沸点比干冰高。力较难，所以熔沸点比干冰高。 在在冰中由于氢键的方向性，导致晶体中有相当大的空隙，冰中由于氢键的方向性，导致晶体中有相当大的空隙， 所以相同状况下冰的体积较大，密度比干冰小。所以相同状况下冰的体积较大，密度比干冰小。 5. 为什么为什么冰的密度比水的小，而冰的密度比水的小，而4时的水的密度最大？时的水的密度最大？ 氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角氢键的存在迫
13、使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角 方向的方向的4个相邻水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分个相邻水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分 子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，体积较大，密度子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，体积较大，密度 比水小比水小 当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体， 水分子间的空隙减小，密度开始增大；水分子间的空隙减小，密度开始增大； 超过超过4时，由于热运动加剧，分子间距离再次加大，密度时，由于热运动加剧，分子间距离再次加大，密度 又逐渐减小又逐渐减小 6. 如何如何比较分子晶体熔沸点的高低
14、？比较分子晶体熔沸点的高低？ 一般来说，分子晶体中范德华力越大，物质的熔、沸一般来说，分子晶体中范德华力越大，物质的熔、沸 点越高。点越高。 分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高；分子内氢分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高；分子内氢 键的形成使物质的熔、沸点降低。键的形成使物质的熔、沸点降低。 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19世纪世纪 初的英国化学家戴维，他发现氯可形成化学式为初的英国化学家戴维，他发现氯可形成化学式为Cl2 8H20的水合物晶体。的水合物晶体。 20世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水
15、合物晶体。这种晶体的主要世纪末，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，气体成分是甲烷， 因而又称甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常温常因而又称甲烷水合物。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“可燃冰”压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称“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 本节小结本节小结: : 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邻分子靠分子间作用力相相 互互吸引吸引。 2. 分子晶体分子晶体特点：低熔点特点：低熔点、升华升华、硬度很小等硬
16、度很小等。 3. 常见常见分子晶体分类：分子晶体分类：(1)所有非金属氢化物所有非金属氢化物 (2)部分非金部分非金 属单质属单质， (3)部分非金属氧化物部分非金属氧化物(4)几乎所有的酸几乎所有的酸(而碱和盐而碱和盐 则是离子晶体则是离子晶体 (5)绝大多数有机物的晶体绝大多数有机物的晶体。 4.晶体晶体分子结构特征分子结构特征 （1）只有）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每每 个个分子周围有分子周围有12个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：C60、干冰、干冰 、I2、O2 （2）有）有分子间氢键不具有分子密堆积特征分子间氢键不具有分子密堆积特征 （
17、如（如：HF 、冰、冰、NH3 ） 随堂练随堂练 1.下列有关分子晶体的说法中一定正确的是下列有关分子晶体的说法中一定正确的是 ( ) 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其结构一定为分子密堆积堆积 B 2. 下列下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化 合物是合物是( ) A.NH3、HD、C10H8 B.PCl3、CO2、H2SO4 C.SO2、SiO2、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2 B 3. 甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是( ) A.甲烷晶胞中的球只代表甲烷晶胞中的球只代表1个个C原子原子 B.晶体中晶体中1个个CH4分子中有分子中有12个紧邻的个紧邻的CH4分子分子 C.甲烷晶体熔化时需克服共价键甲烷晶体熔化时需克服共价键 D.1个个CH4晶胞中含有晶胞中含有8个个CH4分子分子 B 4. 下列下列物质，按沸点降低顺序排列的一组是物质，按沸点降低顺序排列的一组是 ( ) A.HF、HCl、HBr、HI B.F2、Cl2、Br2、I2 C.H2O、H2S、H2Se、H2Te D.CI4、CBr4、CCl4、CF4 D
