第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

第二節(jié)分子晶體與原子晶體第1課時(shí)分子晶體1.能辨識常見的分子晶體，并能從微觀角度分析分子晶體中各構(gòu)成微粒之間的作用和對分子晶體物理性質(zhì)的影響。2.能利用分子晶體的通性推斷常見的分子晶體，理解分子晶體中微粒的堆積模型，并能用均攤法對晶胞進(jìn)行分析。學(xué)習(xí)目標(biāo)分子間作用力分子晶體共價(jià)鍵水分子碳原子共價(jià)晶體雪花鉆石離子鍵離子晶體鈉離子、氯離子食鹽金屬鍵金屬晶體銅原子、電子銅問題導(dǎo)學(xué)請判斷下列固體是否屬于晶體？并說明理由。那么，這些晶體有什么不同呢？干冰(CO2)碘(I2)冰(H2O)【思考】觀察下圖，找出冰、干冰，碘晶體結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)？構(gòu)成微粒：分子微粒內(nèi)作用：共價(jià)鍵微粒間作用：分子間作用力晶胞中分子的位置：頂角和面心一.分子晶體1.概念:2.構(gòu)成微粒及微粒間作用力(稀有氣體除外)(除范德華力外還可能有氫鍵)構(gòu)成微粒分子相互作用分子內(nèi)原子間：共價(jià)鍵分子間：判斷方法注意：①分子晶體的物理性質(zhì)由分子間作用力決定，與共價(jià)鍵的穩(wěn)定性無關(guān)②分子晶體中不一定含共價(jià)鍵③分子晶體融化時(shí)一般破壞分子間作用力。只含分子的晶體叫做分子晶體,分子晶體中，相鄰分子靠分子間作用力相互吸引。分子晶體的化學(xué)式也是分子式3．常見的典型分子晶體如：H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等如：H2O、H2S、NH3、CH4、HX(鹵化氫)等所有非金屬氫化物部分非金屬單質(zhì)如：X2(鹵素單質(zhì))、O2、H2、S8、P4、C60、稀有氣體等部分非金屬氧化物如：CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等幾乎所有的酸絕大多數(shù)有機(jī)物如：苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等【注意】金剛石不是分子晶體【注意】二氧化硅不是分子晶體思考：下列晶體中，哪些是分子晶體？H2S，CH4，NaCl，NaOH，O2，N2，白磷，CO2，NO2溜冰時(shí)，冰面上常常容易留下劃痕，這說明冰晶體的硬度較大還是較小？冰晶體的硬度小4.物理特性某些分子晶體的熔點(diǎn)分子晶體氧氣氮?dú)獍琢姿蚧瘹浼淄橐宜崮蛩厝埸c(diǎn)/℃-218.3-210.144.20-85.6-18216.6132.7(4)分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”規(guī)律。分子晶體的物理性質(zhì)：(1)分子晶體熔、沸點(diǎn)較低：易升華。分子間存在氫鍵時(shí)，熔點(diǎn)會增高，不存在氫鍵時(shí)，結(jié)構(gòu)相似的，相對分子質(zhì)量越大，熔點(diǎn)越高。(2)硬度很?。悍肿娱g作用力的強(qiáng)度小，弱于化學(xué)鍵。(3)分子晶體大多都是絕緣體，熔融態(tài)不導(dǎo)電，部分溶于水導(dǎo)電。思考：2.分子晶體一般都是絕緣體，熔融狀態(tài)下也不導(dǎo)電。從結(jié)構(gòu)的角度應(yīng)該如何解釋呢？構(gòu)成分子晶體的微粒都是分子，熔融時(shí)沒有產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子。部分分子晶體(如酸)溶于水破壞了共價(jià)鍵，自身發(fā)生電離，溶液可以導(dǎo)電。部分分子晶體與水反應(yīng)生成了能電離的物質(zhì)，溶液可以導(dǎo)電。C60(2)分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的判斷①含有分子間氫鍵的，熔、沸點(diǎn)反常升高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。②組成和結(jié)構(gòu)相似，不含氫鍵的，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高。如：I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。③組成和結(jié)構(gòu)不相似的(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，熔、沸點(diǎn)越高。如：CH3OH＞CH3CH3(2)分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的判斷④對于有機(jī)物中的同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低，如：CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞

＞

⑤烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機(jī)物，一般隨C原子數(shù)增加，熔、沸點(diǎn)升高，如：C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。CH3—CH2—CH2—CH3CH2—CH3—CH2—CH3CH2—CH2—1.下列各組物質(zhì)各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是()A.NH3、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4C.SO2、C60、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2B2.下列關(guān)于分子晶體的說法不正確的是()A．分子晶體中含有分子B．固態(tài)或熔融態(tài)時(shí)均能導(dǎo)電C．分子間以分子間作用力相結(jié)合D．熔、沸點(diǎn)一般比較低B3.下列分子晶體的熔、沸點(diǎn)由高到低的順序是()①HCl

②HBr

③HF

④CO

⑤N2

⑥H2A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①C4.正誤判斷(1)在分子晶體中一定存在共價(jià)鍵和分子間的作用力(2)分子晶體熔化時(shí)一定破壞范德華力，有些分子晶體還會破壞氫鍵(3)分子晶體熔化或溶于水均不導(dǎo)電(4)分子晶體中共價(jià)鍵的鍵能越大，分子晶體的熔、沸點(diǎn)越高(5)分子晶體熔沸點(diǎn)不高，均易溶于非極性溶劑(6)某些分子晶體可以做半導(dǎo)體材料(7)H2SO4為強(qiáng)電解質(zhì)，硫酸晶體是能導(dǎo)電的(8)SiCl4晶體是分子晶體，熔點(diǎn)高于CCl4√××××××√思考：物質(zhì)構(gòu)成的微粒是不同的，那么，在分子晶體中，分子間的作用力不同時(shí)會對其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生什么影響呢？觀察以上晶胞的結(jié)構(gòu)模型，總結(jié)分子晶體的堆積方式xyz12個(gè)干冰(CO2)思考：利用干冰晶體的結(jié)構(gòu)模型認(rèn)識分子晶體的結(jié)構(gòu)特征，在干冰晶體中，每個(gè)CO2分子周圍距離最近且相等的CO2分子有多少個(gè)？干冰(CO2)干冰（CO2分子）晶體的結(jié)構(gòu)特征C60的晶胞1.分子密堆積干冰晶胞大多數(shù)分子晶體中，如果分子間的作用力只有范德華力，若以一個(gè)分子為中心，其周圍最多可以有12個(gè)緊鄰的分子，分子晶體的這一特征稱為分子密堆積。二、典型分子晶體的結(jié)構(gòu)特征氫鍵具有方向性二、典型分子晶體的結(jié)構(gòu)特征2.冰晶體

冰晶體中，水分子之間雖然也存在范德華力，但主要的作用力是氫鍵，盡管氫鍵比共價(jià)鍵弱得多，不屬于化學(xué)鍵，卻跟共價(jià)鍵一樣具有方向性，即氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子相互吸引。所以在冰晶體中，每個(gè)H2O周圍有4個(gè)緊密相鄰的H2O2.分子非密堆積

在分子晶體中，如果分子間的作用力除了范德華力，還存在氫鍵，導(dǎo)致每個(gè)分子周圍緊鄰的分子少于12個(gè)，這一排列使得晶體的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙，分子晶體的這一特征稱為分子非密堆積微粒間作用力________________________微粒堆積方式________________________舉例干冰、I2、C60等HF晶體、NH3晶體、冰范德華力范德華力和氫鍵密堆積非密堆積思考：為什么干冰的熔沸點(diǎn)比冰低而密度卻比冰大？

由于干冰中的CO2之間只存在范德華力，一個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰分子。分子采取密堆積形式排列，空隙小。水存在分子間氫鍵，分子采取非密堆積形式排列，導(dǎo)致冰中水分子間存在大量空隙。故在同一條件下，冰的體積比干冰的體積大，而二氧化碳的相對質(zhì)量比水的相對質(zhì)量大，即干冰的密度比冰的密度大。CO2之間只存在范德華力，干冰的熔沸點(diǎn)比冰低。干冰常壓下極易升華。而且，干冰在工業(yè)上廣泛用作制冷劑。冰：非密堆積干冰：密堆積冰晶體中1molH2O最多有多少mol氫鍵？冰晶體中，每個(gè)水分子與其它4個(gè)水分子形成氫鍵，每個(gè)氫鍵由2個(gè)水分子均攤，故4×1/2＝2，每個(gè)水分子平均形成2個(gè)氫鍵。即冰晶體1molH2O中最多含有2mol氫鍵。1234天然氣分子藏在水分子籠內(nèi)天然氣水合物——“可燃冰”一種潛在的能源20世紀(jì)末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海底和大陸冰川或永久凍土底部存在大量天然氣水合物晶體，這種晶體的主要?dú)怏w成分是甲烷，因?yàn)橛址Q甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常溫常壓下會迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱“可燃冰”。

根據(jù)理論計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1立方米的可燃冰可釋放出160-180立方米的甲烷氣和0.8立方米的水，可以說可燃冰就像一個(gè)天然氣的"壓縮包"，燃燒后生成二氧化碳和水，不會釋放出粉塵、硫氧化物、氮氧化物等環(huán)境污染物，所以被譽(yù)為21世紀(jì)理想的清潔能源之一。而且，據(jù)專家預(yù)測，可燃冰資源量巨大，被國際公認(rèn)為未來重要的戰(zhàn)略性接替能源。知識補(bǔ)充課堂拓展課堂小結(jié)分子晶體冰性質(zhì)熔點(diǎn)低硬度小分子分子間作用力氫鍵范德華力分子密堆積分子非密堆積干冰結(jié)構(gòu)性質(zhì)1.下列關(guān)于分子晶體的說法正確的是（）A.分子內(nèi)均存在共價(jià)鍵B.分子間一定存在范德華力C.分子間一定存在氫鍵D.晶體的熔、沸點(diǎn)一般較高

2．下列各組物質(zhì)都屬于分子晶體的是（）A．碘、二氧化碳、白磷、C60B．NaCl、二氧化碳、白磷、二氧化硫C．SO2、金剛石、N2、銅D．醋酸、甲烷、石墨、氧化鈉BA3．下列性質(zhì)適合于分子晶體的是(

)

①熔點(diǎn)1070℃，易溶于水，水溶液導(dǎo)電

②熔點(diǎn)10.31℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液導(dǎo)電

③能溶于CS2，熔點(diǎn)112.8℃，沸點(diǎn)444.6℃

④熔點(diǎn)97.81℃，質(zhì)軟、導(dǎo)電，密度為0.97g·cm－3A．①②