第三章第二节 分子晶体与原子晶体

探究思考 1、怎样从原子结构的角度理解金刚石、 硅和锗的熔点和硬度依次下降? 2 ．“具有共价键的晶体叫做原子晶体 ”。这种说法对吗?为什么?
资料 莫氏硬度
莫氏硬度是表示矿物硬度的一种标准， 1824 年由德国矿物学家莫斯（ Frederich Mohs ） 首先提出。确定这一标准的方法是，用棱锥形金 刚石钻针刻划所试矿物的表面而产生划痕，用测 得的划痕的深度来表示硬度。
祝 同 学 们 学 习 进 步 ，
练习
1、下列物质属于分子晶体的化合物是（ C ） A、石英 B、硫磺 C、干冰 D、食盐 2、干冰气化时，下列所述内容发生变化的是 A、分子内共价键 B、分子间作用力 BC C、分子间距离 D、分子间的氢键 3、冰醋酸固体中不存在的作用力是（ A ） A、离子键 B、极性键 C、非极性键 D、范德华力
干冰晶体结构示意图
每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子。 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共有12个 ）

（２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特 征（如：HF 、冰、NH3 ）
有分子间氢键——氢键具有方向性,使晶体中的 空间利率不高,留有相当大的空隙.这种晶体不具 有分子密堆积特征。如：HF 、NH3、冰（每个 水分子周围只有4个紧邻的类似） （1）由图中观察可知：每个碳原子被 相邻的4个碳原子包围，以共价键跟4 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。每个 C-C 键长相等，键角均为109。28`。 6 个C组成且不共面。 （2）晶体中最小环由____
分子的非密堆积
冰中１个水分子周围有４个水分子
冰的结构
思考：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？
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4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上
科学视野：天然气水合物—一种潜在的能源
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。 20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， 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”………
知识拓展－石墨
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2.25g/cm3，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。
知识拓展－石墨
石 墨 晶 体 结 构
石墨

1、石墨为什么很软？
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。

2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？
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π 键），故熔沸点 很高。 3、石墨属于哪类晶体？为什么？ 石墨为混合键型晶体。
③固态或熔融状态下都不导电 ④分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的 分子的极性相关 —— 相似相溶
5、属于分子晶体的化合物类别举例
（1）、所有非金属氢化物 H2O,H2S,NH3,CH4,HX
（2）、部分非金属单质 X2,O2,H2, S8,P4, C60
（3）、部分非金属氧化物
CO2, SO2, NO2, P4O6, P4O10 （4）、几乎所有的酸 （5）、绝大多数有机物晶体 乙醇，冰醋酸，蔗糖 H2SO4,HNO3,H3PO4
1、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。 2、构成微粒：原子 3、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 5、一般宏观性质： 熔沸点高，硬度大.不导电,(但晶体硅为半导 体)，难溶于一般溶剂。
6、常见原子晶体例举：
（1）某些非金属单质 锗、金刚石等]
[硼、硅、
利用金刚石的结构来推断SiO2的空间结构
金刚石的结构
SiO2平面结 构
白球表示 硅原子
SiO2最小的环有几个原子组成？
12个（6个硅 6个氧）
小结2：判断晶体类型的方法 1、依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断： 构成原子晶体的微粒是原子，原子间的作用力是共 价键，构成分子晶体的微粒是分子，分子之间的作 用力是分子间作用力。 2、依据物质的分类判断 3、依据晶体的熔点判断：原子晶体的熔点高，一 般在晶体为非导体，部分分 子溶于水能导电，原子晶体多为非导体，有些为半 导体，如：硅、锗
（１）只有范德华力，无分子间氢键－分子密堆积（每 个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2 （２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征 （如：HF 、冰、NH3 ）
思 考与交流
CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较 试判断SiO2晶体是否属于分子晶 体。
二、原子晶体
晶体中每个C参与了4条C—C键的形成，而在每 条键中的贡献只有一半，故C原子与C—C键数 之比为：1 ：（4 x ½ ）= 1：2
Si
o
180º
109º 28´
共价键
SiO2的结构特征：在SiO2晶体中 ①1个Si原子和4个O原子形成4个共价键， 每个Si原子周围结合4个O原子；同时， 每个O原子跟2个Si原子相结合。实际 上，SiO2晶体是由Si原子和O原子按1： 2的比例所组成的立体网状的晶体。② 最小的碳环是由6个Si原子和6个O原子 组成的12元环。 ③1mol SiO2中含4mol Si—O键
6 .分子晶体结构特征
（１）只有范德华力，无分子间氢键
－分子密堆积（每个分子周围有12个 紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2）
碘 的 晶 体 结 构 图
由此可见，每个碘分子周围有12个碘分子
分子的密堆积
干 冰 的 晶 体 结 构 图 （与CO2分子距离最近的CO2分子共有 12 个 ）
小节:
1 、分子晶体：由分子构成。相邻分子靠分子间作用力 相互吸引。 2、分子晶体特点：低熔点、升华、硬度很小等。 3、常见分子晶体分类：(1)所有非金属氢化物 (2)部分非 金属单质， (3) 部分非金属氧化物 (4) 几乎所有的酸 ( 而碱 和盐则是离子晶体 (5)绝大多数有机物的晶体。 晶体分子结构特征
非晶体
微粒的种类：原子、分子、离子等
离子键 化学键 微粒间的作用力： 共价键 金属键
极性键 非极性键 配位键
分子间作用力
范德华力 氢键
观察与思考： 下列两种晶体有什么共同点？
干冰晶体结构
碘晶体结构
一、分子晶体 1定义： 只含分子的晶体称为分子晶体。 如 碘 晶 体 只 含 I2 分 子 ， 属 于 分 子 晶 体 。 在分子晶体中，分子内的原子间以共价键结 合，而相邻分子靠范德华力或氢键相互吸引。 碘 晶 体 结 构
第二节 分子晶体与原子晶体
交流· 讨论
雪花、冰糖、食盐、水晶和电木（酚
醛树脂）这些固体是否属于晶体？若 不是晶体，请说明理由。 为什么不同的晶体，它们的物理性质 各不相同？
电木不是晶体，属于高分子化合物，没有 固定的熔沸点。
分子晶体
晶体 固态
构成晶体的微粒
微粒间相互作用不同
原子晶体 离子晶体 金属晶体
3、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2200℃，熔融态 不导电；________________ B、溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融态不 导电；________________ C、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶 于乙醇、氯仿、丙酮中；_______________ D、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能 导电_____________
小结： 晶体类型 原子晶体 概念 分子晶体
相邻原子间以共价键相结 合而形成空间网状结构
原子 共价键 很大
分子间以分子间 作用力结合
分子 分子间作用力 较小
组成微粒
作用力 熔沸点
硬度
溶解性 导电性
很大
不溶于任何溶剂
较小
部分溶于水 固体和熔化状态 都不导电，部分 溶于水导电
不导电，个别为半导体
天 天 有 个 好 心 情
（2）某些非金属化合物 [SiC、BN 等] （3）某些氧化物 [SiO2、Al2O3等]
109º 28´
共价键
7、典型的原子晶体
金刚石的结构特征：在金刚石晶体里
①每个碳原子都采取SP3杂化，以共价键跟4个碳原子 结合，形成正四面体，。②这些正四面体向空间发展， 构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体。③金刚 石晶体中所有的C—C键长相等，键角相等 （109°28’）；④晶体中最小的碳环由6个碳组成，且 不在同一平面内；⑤晶体中C原子与C—C键数之比为： 1： 2
2 构成微粒：分子晶体中存在的粒子 是分子
3 分子晶体内微粒间的相互作用 分子晶体内分子间相互作用是分子间 作用力（包括范德华力和氢键）
分子晶体有哪些物理特性,为什么？
5、物理特性： (1) 熔点、沸点较低，有的易升华； (2) 硬度较小；
注:①分子晶体要熔化或汽化都要克服分子间 作用力。分子间作用力越大,物质熔沸点越高 ②由于分子间作用力很弱,克服分子间作用力 使物质熔化或汽化所需的能量很小，因此分子 晶体具有很低的熔沸点和较小的硬度。 ③当分子晶体中存在氢键时在熔化或汽化时 氢键也要被破坏，此时物质的熔点要高很多。
（3）晶体中C原子数与C-C 键数之比为： ６*１/４：６*１/２＝１：２
例、如右图所示， 在石墨晶体的层 状结构中，每一 个最小的碳环完 全拥有碳原子数 2 为___，每个环 完全拥有C－C 数为___ 3