河南省太康县第一高级中学河南省太康县第一高级中学-乔纯杰乔纯杰第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质第二节第二节 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体【知识与技能】【知识与技能】1 1、了解分子晶体和原子晶体的概念、了解分子晶体和原子晶体的概念; ;2 2、了解常见分子晶体和原子晶体的结构及分子晶体中分子间、了解常见分子晶体和原子晶体的结构及分子晶体中分子间作用力类型作用力类型; ;3 3、掌握分子晶体和原子晶体的熔、沸点等方面的物理性质。、掌握分子晶体和原子晶体的熔、沸点等方面的物理性质。【过程与方法】【过程与方法】联系旧知识，学习新知识，通过列举各种晶体及其特征，达到联系旧知识，学习新知识，通过列举各种晶体及其特征，达到逐个掌握的目的。逐个掌握的目的。【情感、态度与价值观】【情感、态度与价值观】通过对水结冰密度减小这一已知事实的讲解，激发学生探究物通过对水结冰密度减小这一已知事实的讲解，激发学生探究物 质内部结构奥秘的兴趣。质内部结构奥秘的兴趣。【教学重点】【教学重点】分子晶体和原子晶体的概念、结构特点。分子晶体和原子晶体的概念、结构特点。【教学难点】【教学难点】氢键对冰的晶体结构和性质的影响。氢键对冰的晶体结构和性质的影响。【观察】【观察】 请判断下列物质是晶体还是非晶体。请判断下列物质是晶体还是非晶体。干冰干冰干冰干冰(CO(CO2 2) )水晶水晶水晶水晶(SiO(SiO2 2) )食盐食盐食盐食盐(NaCl)(NaCl)1.为什么冰容易融化、干冰容易汽化、碘易为什么冰容易融化、干冰容易汽化、碘易升华？升华？2.它们的结构是怎样的？它们的结构是怎样的？3.为什么冰浮在水面上，而干冰却沉入水底为什么冰浮在水面上，而干冰却沉入水底？【思考】【思考】一、分子晶体一、分子晶体1 1、 只只含含分分子子的的晶晶体体称称为为分分子子晶晶体体。如如碘碘晶晶体体只只含含I I2 2分分子子，属属于于分分子子晶晶体体。在在分分子子晶晶体体中中，分分子子内内的的原原子子间间以以共共价价键键结结合合，而而相相邻邻分分子子靠靠分分子子间间作作用用力力或或氢氢键键相相互吸引。互吸引。 -150-125-100-75-50-2502550751002345CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸点沸点/周期周期一些氢化物的沸点一些氢化物的沸点比较比较H2O，H2S，H2Se，H2Te熔沸点的高低熔沸点的高低 沸点沸点H2O ：100 CH2S ：61 CH2Se：41 CH2Te：2 CHHOHHOHHO 氢键氢键【氢键对物质沸点的影响】【氢键对物质沸点的影响】2 2、分子晶体的性质、分子晶体的性质 较低的熔沸点较低的熔沸点 较小的硬度较小的硬度 固态或熔融状态下都不导电固态或熔融状态下都不导电 分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的 分子的极性相关分子的极性相关 相似相溶相似相溶 构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相互作用构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相互作用是分子间作用力是分子间作用力或氢键或氢键. .3、属于分子晶体的化合物、属于分子晶体的化合物（1）、所有非金属氢化物）、所有非金属氢化物H2O,H2S,HX（2）、部分非金属单质）、部分非金属单质X2,O2,H2, S8,P4（3）、部分非金属氧化物）、部分非金属氧化物 SO2, NO2, P4O10（4）、几乎所有的酸）、几乎所有的酸H2SO4,HNO3,H3PO4（5）、绝大多数有机物晶体）、绝大多数有机物晶体乙醇，醋酸，蔗糖乙醇，醋酸，蔗糖4.4.分子晶体结构特征分子晶体结构特征（）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分子密堆积（每个分子周围有积（每个分子周围有1212个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：C C6060、干冰干冰 、I I2 2、O O2 2）（）有分子间氢键（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征不具有分子密堆积特征（如（如：HF HF 、冰、冰、NHNH3 3 ）【分子的密堆积】【分子的密堆积】（与每个分子距离最近的相同分子分子共有（与每个分子距离最近的相同分子分子共有（与每个分子距离最近的相同分子分子共有（与每个分子距离最近的相同分子分子共有12121212个个个个 ）干冰的晶体结构图由此可见，每个二氧化碳分子周围有由此可见，每个二氧化碳分子周围有由此可见，每个二氧化碳分子周围有由此可见，每个二氧化碳分子周围有1212个二氧化碳分子。个二氧化碳分子。个二氧化碳分子。个二氧化碳分子。冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子氢键具有方向性氢键具有方向性【水分子的非密堆积【水分子的非密堆积】 气体可以与水形成水合物晶体。最早发现这类水合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物晶体的是1919世纪初的英国化学家戴维，他发现氯可形世纪初的英国化学家戴维，他发现氯可形成化学式为成化学式为ClCl2 28H8H2 20 0的水合物晶体。的水合物晶体。2020世纪末，科学家世纪末，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，冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称因而又称“可燃冰可燃冰”。 【天然气水合物】【天然气水合物】【小结【小结】1.1.分子晶体概念：分子晶体概念：2.2.分子晶体特点：熔点分子晶体特点：熔点低低、硬度小等、硬度小等3.3.分子晶体分类：分子晶体分类：(1)(1)非金属氢化物非金属氢化物 (2) (2)部分非金属单质部分非金属单质 (3) (3)部分非金属氧化物部分非金属氧化物 (4) (4)几乎所有的酸几乎所有的酸 (5) (5)大多数有机物的晶体大多数有机物的晶体4.4.4.4.分子分子分子分子晶体晶体晶体晶体构特征：构特征：构特征：构特征：（）无分子间氢键分子密堆积（每个分子周围有（）无分子间氢键分子密堆积（每个分子周围有（）无分子间氢键分子密堆积（每个分子周围有（）无分子间氢键分子密堆积（每个分子周围有12 12 12 12 个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：C C C C60606060、干冰、干冰、干冰、干冰 、I I I I2 2 2 2、O O O O2 2 2 2（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征（）有分子间氢键不具有分子密堆积特征 （如（如（如（如：HF HF HF HF 、冰、冰、冰、冰、NHNHNHNH3 3 3 3 ）【思【思 考与交流考与交流】CO2和和SiO2的一些物理性质如下表所的一些物理性质如下表所示，示，通过比较试判断通过比较试判断SiO2晶体是否属于分晶体是否属于分子晶体。子晶体。物质物质物质物质熔点熔点熔点熔点（ ）沸点沸点沸点沸点（ ）状态状态状态状态（常温）（常温）（常温）（常温）COCO2 2-56.2-56.2-78.4-78.4气态气态气态气态SiOSiO2 21723172322302230固态固态固态固态二、原子晶体二、原子晶体1、定义：原子间以共价键相结合而形成的空间网状、定义：原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。结构的晶体。2、构成微粒：原子、构成微粒：原子3、微粒之间的作用：共价键、微粒之间的作用：共价键4、气化或熔化时破坏的作用：共价键、气化或熔化时破坏的作用：共价键5、一般宏观性质：熔沸点高，硬度大，难溶于一般、一般宏观性质：熔沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。溶剂。6、常见原子晶体例举：、常见原子晶体例举：（1）某些非金属单质）某些非金属单质硼、硅、锗、金刚石等硼、硅、锗、金刚石等（2）某些非金属化合物）某些非金属化合物SiC、BN等等（3）某些氧化物）某些氧化物SiO2、Al2O3等等10928共价键共价键【金刚石的晶胞】【金刚石的晶胞】金刚石的一个晶胞中的碳原子数为：金刚石的一个晶胞中的碳原子数为：8（1/8）+6 （1/2）+4=8【金刚石结构分析】【金刚石结构分析】（1）由图可知：每个碳原子被相邻的）由图可知：每个碳原子被相邻的4个碳原子包围，以个碳原子包围，以共价键跟共价键跟4个碳原子接个，形成四面体。这些四面体向空个碳原子接个，形成四面体。这些四面体向空间发展，构成一个坚实的、彼此联结的空间网状晶体。每间发展，构成一个坚实的、彼此联结的空间网状晶体。每个个 C-C键长相等，键角均为键长相等，键角均为109。28。（2）晶体中最小环由）晶体中最小环由6个个C组成且不共面。组成且不共面。（3）晶体中）晶体中C原子数与原子数与C-C 键数之比为：键数之比为：/： /：18010928Sio共价键共价键1 1、怎怎样样从从原原子子结结构构的的角角度度理理解解金金刚刚石石、硅硅和和锗锗的的熔熔点和硬度依次下降点和硬度依次下降? ?2 2、“具具有有共共价价键键的的晶晶体体叫叫做做原原子子晶晶体体”。这这种种说说法法对吗对吗? ?为什么为什么? ?【探究思考】【探究思考】【二氧化硅的晶胞】【二氧化硅的晶胞】【莫氏硬度】【莫氏硬度】: : 是是表表示示矿矿物物硬硬度度的的一一种种标标准准，18241824年年由由德德国国矿矿物物学学家家莫莫斯斯（Frederich Frederich MohsMohs）首首先先提提出出。确确定定这这一一标标准准的的方方法法是是，用用棱棱锥锥形形金金刚刚石石钻钻针针刻刻划划所所试试矿矿物物的的表表面而产生划痕，用测得的划痕的深度来表示硬度。面而产生划痕，用测得的划痕的深度来表示硬度。矿物矿物硬度硬度矿物矿物硬度硬度滑石滑石1正长石正长石6石膏石膏2石英石英7方解石方解石3黄玉黄玉8萤石萤石4刚玉刚玉9磷灰石磷灰石5金刚石金刚石10 一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度，化学性质不活泼。鳞片状和致密块状。密度，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。造坩锅、电极、铅笔芯等。 【知识拓展石墨】【知识拓展石墨】石石墨墨晶晶体体结结构构【石墨】1 1、石墨为什么很软？、石墨为什么很软？2 2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？3 3、石墨属于哪类晶体？为什么？、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大在很强的共价键（大键）键），故熔沸点很高。，故熔沸点很高。石墨为混合键型晶体石墨为混合键型晶体。每一个最小的碳环拥有碳原子数为每一个最小的碳环拥有碳原子数为6/3=2，每，每个个C拥有拥有CC键数为键数为3/2=1.5.石墨中石墨中CC夹角夹角为为120， CC键长为键长为 1.421010 m层间距层间距 3.35 10 3.35 101010 m m【金刚石、石墨晶体的比较】【金刚石、石墨晶体的比较】项目项目金刚石金刚石石墨石墨晶体形状晶体形状晶体中的键或作用晶体中的键或作用力力由最少碳原子形成由最少碳原子形成环的形状与个数环的形状与个数碳原子成键数碳原子成键数键的平均数键的平均数原子的平均数原子的平均数每每个个环环中中正四面体空间网状正四面体空间网状六边形平面层状六边形平面层状共价键共价键共价键与范德华力共价键与范德华力个原子不同面个原子不同面个原子同面个原子同面6*1/6=16*1/2=36*1/12=1/26*1/3=2【利用金刚石的结构来推断【利用金刚石的结构来推断SiO2的空间结构】的空间结构】【观察与思考】【观察与思考】SiO2最小的环有几个原子组成？最小的环有几个原子组成？金刚石【答案】【答案】12个（个（6个硅个硅 6个氧）个氧）二氧化硅1、最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团、最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱簇分子，如下图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的分子式是的中心和体心的原子是碳原子，则它的分子式是 ( ) ATiC BTi4C4 CTi14C13 DTi13C14【课堂练习】【课堂练习】C2、分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：A、碳化铝，黄色晶体，熔点、碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态，熔融态不导电；不导电；B、溴化铝，无色晶体，熔点、溴化铝，无色晶体，熔点98，熔融态不，熔融态不导电；导电；C、五氟化钒，无色晶体，熔点、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；于乙醇、氯仿、丙酮中；D、物质、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电导电原子晶体原子晶体离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体【小结】【小结】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组成微粒组成微粒 作用力作用力熔沸点熔沸点硬度硬度溶解性溶解性导电性导电性相邻原子间以共价键相结相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构合而形成空间网状结构分子间以分子间分子间以分子间作用力结合作用力结合原子原子分子分子共价键共价键分子间作用力分子间作用力很大很大较小较小很大很大较小较小不溶于任何溶剂不溶于任何溶剂部分溶于水部分溶于水不导电，个别为半导体不导电，个别为半导体固体和熔化状态固体和熔化状态都不导电，部分都不导电，部分溶于水导电溶于水导电祝祝同同学学们们学学习习进进步步，天天天天有有个个好好心心情情。