第二節(jié)分子晶體與共價(jià)晶體第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)熔點(diǎn)-78.5℃1732℃沸點(diǎn)-56.2℃2230℃組成相似干冰、石英的熔沸點(diǎn)為何相差如此之大？干冰、石英的構(gòu)成微粒一樣嗎？干冰石英結(jié)構(gòu)不同晶體可簡(jiǎn)單地分為分子晶體、共價(jià)晶體、金屬晶體和離子晶體四種類(lèi)型。另外，還存在許多過(guò)渡晶體和混合型晶體。分子晶體共價(jià)晶體離子晶體金屬晶體干冰晶體金剛石晶體氯化鈉晶體銅晶體晶體的分類(lèi)1.定義：只含有分子的晶體稱為分子晶體。2.相互作用力分子內(nèi)：分子間：干冰（CO2）冰（H2O）碳60（C60）碘（I2）（除稀有氣體）提醒：由于分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，所以只有分子晶體的化學(xué)式是分子式。一、分子晶體共價(jià)鍵分子間作用力（范德華力和氫鍵）3.物理性質(zhì)①分子晶體具有較低的熔、沸點(diǎn)和較小的硬度。分子晶體熔化時(shí)破壞分子間作用力(氫鍵、范德華力)，分子間作用力很弱。一、分子晶體冰（H2O）③分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”規(guī)律。影響分子晶體溶解度的因素：“相似相溶”規(guī)律、氫鍵、化學(xué)反應(yīng)等。②晶體或固體熔融狀態(tài)不導(dǎo)電。（熔融時(shí)不破壞化學(xué)鍵）金剛石不是分子晶體(1)所有非金屬氫化物：如H2O、NH3、CH4等。(2)部分非金屬單質(zhì)：如鹵素（X2）、O2、N2、白磷（P4）、硫（S8）等。(3)部分非金屬氧化物：如CO2、P4O10、SO2、SO3等。(4)幾乎所有的酸：如HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等。

(5)絕大多數(shù)有機(jī)物：如苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等。5.分子晶體類(lèi)別一、分子晶體二氧化硅不是分子晶體一、分子晶體6.分子晶體的判斷方法①依據(jù)物質(zhì)的類(lèi)別判斷②依據(jù)組成晶體的粒子及粒子間作用判斷③依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)判斷組成分子晶體的粒子是分子，粒子間作用是分子間作用力。分子晶體的硬度小，熔、沸點(diǎn)低，在熔融狀態(tài)或固體時(shí)均不導(dǎo)電。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，M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(M接近)，分子的極性越大，熔、沸點(diǎn)越高，如CH3OH＞CH3CH3，CO>N2。7.分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的判斷一、分子晶體④對(duì)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＞

＞

CH3—CH2—CH2—CH3CH2—CH3—CH2—CH3CH2—CH2—干冰中的CO2分子間只存在_______，不存在______；每個(gè)晶胞中有__個(gè)CO2分子，___個(gè)原子；每個(gè)CO2分子周?chē)染嗲揖o鄰的CO2分子（CO2的配位數(shù)）有___個(gè)。8.典型的分子晶體一、分子晶體12范德華力氫鍵412①干冰晶體注：配位數(shù)——1個(gè)分子周?chē)钹徑姆肿訑?shù)目或一個(gè)離子周?chē)鷰喾措姾傻碾x子

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?chē)疃嗫梢杂?2個(gè)緊鄰的分子，分子晶體的這一特征稱為分子密堆積。(如：干冰、I2、C60等)C60晶胞干冰晶胞碘晶體晶胞晶胞模型面心立方分子密堆積②冰晶體每個(gè)H2O周?chē)挥?/p>

個(gè)緊密相鄰的H2O。

水分子間的主要作用力是

（當(dāng)然也存在

。由于氫鍵具有

，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。這一排列使得晶體中分子的空間利用率降低，留有相當(dāng)大的空隙，因而冰的密度比水的

。）冰晶體1molH2O中最多含有

mol氫鍵。氫鍵范德華力4方向性2小分子非密堆積8.典型的分子晶體一、分子晶體冰的晶胞結(jié)構(gòu)由于有些分子間作用力除了范德華力，還存在氫鍵，導(dǎo)致每個(gè)分子周?chē)o鄰的分子少于12個(gè)，分子晶體的這一特征稱為非密堆積。如冰、HF、NH3

分子非密堆積思考1冬季河水結(jié)冰后，冰塊往往浮在水面，為什么冰的密度比水??？由于氫鍵的方向性，使冰晶體中每個(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，這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙，其密度比液態(tài)水的小。當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)使冰的結(jié)構(gòu)部分解體，破壞了部分氫鍵，水分子間的空隙減小，密度反而增大。思考2為什么水在4℃時(shí)的密度最大？0-4℃：溫度升高，部分氫鍵斷裂，分子間隙減小超過(guò)4℃：溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加快，分子距離加大0-4℃：密度隨溫度升高而增大超過(guò)4℃：密度隨溫度升高而減小思考3

硫化氫和水分子結(jié)構(gòu)相似，但硫化氫晶體中，一個(gè)硫化氫分子周?chē)?2個(gè)緊鄰分子，而冰中一個(gè)水分子周?chē)挥?個(gè)緊鄰分子，為什么？H2S：分子間只有范德華力，無(wú)飽和性與方向性，形成分子密堆積。冰：分子間存在氫鍵，具有方向性，形成分子非密堆積。教材P79第2自然段制冷劑分子密堆積分子非密堆積思考4干冰的外觀很像冰，硬度也跟冰相似，但熔點(diǎn)比冰低很多，干冰的密度也比冰大，為什么？小結(jié)：分子晶體的結(jié)構(gòu)特征

分子密堆積分子非密堆積微粒間作用力空間特點(diǎn)通常每個(gè)分子周?chē)?2個(gè)緊鄰的分子每個(gè)分子周?chē)o鄰的分子數(shù)小于12個(gè)，空間利用率不高舉例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰范德華力范德華力和氫鍵干冰(CO2)冰(H2O)【科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)】

天然氣在水合物晶體中，裝在以氫鍵相連的幾個(gè)水分子構(gòu)成的籠中，因而又稱籠狀化合物。天然氣水合物晶體中的水分子籠也是多種多樣的，它們是一類(lèi)籠狀的分子晶體。被譽(yù)為21世紀(jì)理想的清潔能源之一天然氣水合物—可燃冰

一種潛在的能源

理想可燃冰化學(xué)式8CH4.46H2O，水分子通過(guò)氫鍵形成四邊形、五邊形或六邊形，進(jìn)而形成籠狀多面體。天然氣分子藏在水分子籠內(nèi)水分子籠是多種多樣的1、判斷正誤(1)分子晶體中一定含有分子間作用力，不一定含有化學(xué)鍵。(

)(2)分子晶體熔化時(shí)，只破壞分子間作用力，不破壞共價(jià)鍵。(

)(3)冰融化和干冰升華破壞的作用力完全相同。(

)(4)干冰晶體中只存在范德華力不存在氫鍵，一個(gè)分子周?chē)?2個(gè)緊鄰分子。(

)(5)冰晶體中，每個(gè)水分子周?chē)挥?個(gè)緊鄰的分子，1mol冰中含有1mol氫鍵。(

)√√×√×隨堂訓(xùn)練2、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、P4、Cu

B．PCl3、CO2、H2SO4C．SO2、SiO2、P2O5

D．CCl4、H2O、Na2O2B隨堂訓(xùn)練3.醫(yī)院在進(jìn)行外科手術(shù)時(shí)，常用HgCl2稀溶液作為手術(shù)刀的消毒劑，已知HgCl2有如下性質(zhì)：①HgCl2晶體熔點(diǎn)較低；②HgCl2熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電；③HgCl2在水溶液中可發(fā)生微弱電離。下列關(guān)于HgCl2的敘述中正確的是()A.HgCl2晶體屬于分子晶體B.HgCl2屬于離子化合物C.HgCl2屬于電解質(zhì)，且屬于強(qiáng)電解質(zhì)D.HgCl2屬于非電解質(zhì)A隨堂訓(xùn)練4．甲烷晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說(shuō)法正確的是A．1個(gè)CH4晶胞中含有4個(gè)CH4分子B．甲烷晶胞中的球只代表1個(gè)C原子C．晶體中1個(gè)CH4分子周?chē)?個(gè)緊鄰的CH4分子D．甲烷晶體熔化時(shí)需克服共價(jià)鍵隨堂訓(xùn)練A1、C60中碳的雜化方式為：______2、1molC60有_______C-C鍵3、一個(gè)C60晶胞有____根C-C鍵隨堂訓(xùn)練sp290NA3601.概念相鄰原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合形成的具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體注意：不存在單個(gè)分子，無(wú)分子式?；瘜W(xué)式表示原子最簡(jiǎn)整數(shù)比。共價(jià)晶體中唯一的作用力是共價(jià)鍵，即影響化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性，又影響物理性質(zhì)熔沸點(diǎn)、硬度的大小。二、共價(jià)晶體2.

構(gòu)成微粒：3.微粒間作用力：共價(jià)晶體硬度大、熔點(diǎn)高原子共價(jià)鍵金剛石是自然界中天然存在的最堅(jiān)硬的物質(zhì)4.常見(jiàn)的共價(jià)晶體

①某些單質(zhì)：金剛石（C）、硅（Si）、鍺（Ge）、灰錫（Sn）、硼（B）、高聚氮等②某些非金屬化合物：如碳化硅(SiC，俗稱金剛砂)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等③極少數(shù)金屬氧化物，如剛玉(α-Al2O3)硼剛玉碳化硅二、共價(jià)晶體5.物理性質(zhì)(1)熔沸點(diǎn)較高：共價(jià)晶體在受熱熔化時(shí)，破壞的作用力是共價(jià)鍵，故熔沸點(diǎn)較高(2)共價(jià)晶體硬度較大：金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)(3)共價(jià)晶體一般不導(dǎo)電（硅、鍺是半導(dǎo)體

——

導(dǎo)電）(4)溶解性：一般難溶于一些常見(jiàn)的溶劑（如：水、四氯化碳）二、共價(jià)晶體典型共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特征1.金剛石晶體晶體結(jié)構(gòu)晶胞示意圖在一個(gè)晶胞中，碳原子位于立方體的8個(gè)頂點(diǎn)、6個(gè)面心，以及晶胞的內(nèi)部存在4個(gè)，故該晶胞中實(shí)際含有的碳原子數(shù)為8。問(wèn)題：計(jì)算出一個(gè)金剛石晶胞中有多少碳原子？典型共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特征1.金剛石晶體①在晶體中每個(gè)碳原子以

個(gè)共價(jià)單鍵與

相鄰的

個(gè)碳原子相結(jié)合，成為正四面體，C-C-C夾角為

，碳原子采取

雜化。

最小環(huán)為六元環(huán)②晶體中最小的碳環(huán)有

個(gè)碳原子，且

同一平面，最多

個(gè)碳原子在同一平面。44109°28'sp364③1molC原子中含

molC-C共價(jià)鍵。④12g金剛石中C—C共價(jià)鍵數(shù)是多少個(gè)？2正四面體不在2NA典型共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特征1.金剛石晶體正四面體⑤金剛石晶胞中占有的碳原子數(shù)：晶胞棱長(zhǎng)為apm⑥金剛石的密度為_(kāi)___________g·cm－3⑦Si、Ge和金剛石都具有相似的晶體結(jié)構(gòu)(面心立方，正四面體結(jié)構(gòu))8個(gè)各原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)？

典型共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特征金剛砂（SiC）BN、GaAs等也可形成與金剛石結(jié)構(gòu)相似的晶體。BN、BP、AlN金剛石晶體硅SiCGaAs

思考與討論1：鍵長(zhǎng)：C-C鍵鍵長(zhǎng)_______Si-Si鍵鍵長(zhǎng)鍵能：C-C鍵鍵能_______Si-Si鍵鍵能熔點(diǎn)：金剛石_______晶體硅＜＞＞金剛砂(SiC)與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)(如圖所示)，在金剛砂的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，碳原子、硅原子交替以共價(jià)單鍵相結(jié)合。試回答①金剛砂屬于___________晶體，金剛砂的熔點(diǎn)比金剛石的熔點(diǎn)____________。②在金剛砂的結(jié)構(gòu)中，一個(gè)硅原子周?chē)Y(jié)合了___個(gè)碳原子，其鍵角是______。③金剛砂的結(jié)構(gòu)中含有共價(jià)鍵形成的原子環(huán),其中最小的環(huán)上有_____個(gè)硅原子。共價(jià)低4109°28′3SiC思考與討論2：

典型共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特征金剛石晶體用途典型共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特征2.二氧化硅晶體①每個(gè)Si原子周?chē)Y(jié)合

個(gè)O原子；同時(shí)，每個(gè)O原子跟

個(gè)Si原子相結(jié)合。實(shí)際上，SiO2晶體是由Si原子和O原子按_______的比例所組成的立體網(wǎng)狀的晶體。②1molSiO2中含

Si—O鍵。③最小的環(huán)是由

個(gè)Si原子和

個(gè)O原子組成的

元環(huán)424mol6612④SiO2晶胞中包含有

個(gè)Si原子

個(gè)O原子。8161:2典型共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特征2.二氧化硅晶體二氧化硅是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物，有多種結(jié)構(gòu)，最常見(jiàn)的是低溫石英(α-SiO2)。低溫石英的結(jié)構(gòu)中由頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長(zhǎng)鏈，沒(méi)有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性(左型與右型)，被廣泛應(yīng)用在壓電材料，如制作石英手表。

典型共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特征二氧化硅晶體用途制作水泥制作玻璃光導(dǎo)纖維單晶硅電池板作芯片思考：分析數(shù)據(jù)說(shuō)明共價(jià)晶體有何物理特性？試分析原因？(1)由于原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合，熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵需要很高的溫度，所以熔點(diǎn)高。(2)結(jié)構(gòu)相似，原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高。思考與討論P(yáng)82(2)“具有共價(jià)鍵的晶體叫做共價(jià)晶體”。這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？不對(duì)。分子晶體中的CO2、H2O等大多數(shù)分子也有共價(jià)鍵；很多離子晶體，如NaOH、KNO3、NH4Cl等，在離子內(nèi)部也含有共價(jià)鍵。共價(jià)晶體石英硅鍺熔點(diǎn)/℃171014