2011-2012分子晶体与原子晶体
分子晶体和原子晶体
学与问
1、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅 和锗的熔点和硬度依次下降？
解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小， 键长越短，键能越大，晶体熔点越高 金刚石 ＞ 碳化硅 ＞ 晶体硅
2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这 种说法对吗？为什么？
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。
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。
（1）组成和结构相似的物质，
分子量越大，熔沸点越高。 ___________________________________
烷烃、烯烃、炔烃、饱和一元醇、醛、 羧酸等同系物的沸点均随着碳原子数的增 加而升高。
因为CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体， 所以熔化时CO2是破坏范德华力而SiO2是破 坏化学键。所以SiO2熔沸点高。
破坏CO2分子与SiO2时，都是破坏共价 健，而C-O键能>Si-O键能，所以CO2分子更 稳定。
4、原子晶体熔、沸点比较规律 在共价键形成的原子晶体中，原子半
径小的，键长短，键能大，晶体的熔、沸 点高。如：金刚石 > 碳化硅 > 晶体硅
2 、分子晶体和原子晶体
一、分子晶体
１、概念 分子间以分子间作用力（范德华力,氢键）相 结合的晶体叫分子晶体。
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 ．
分子晶体有哪些物理特性,为什么？
2011化学奥赛教程——晶体结构
另证：在正六边形中，三角形空穴数＝6，球数＝6 × (1/3) + 1＝3， ∴球数︰三角形空穴数＝3︰6＝1︰2
（3）密置双层：第二密置层的球必须排在第一密置层的三角形空穴上。 a．密置双层中的空隙种类： （i）正四面体空隙 第一层的三个相切的球与第二层在其三角形空穴上的一个球组成 （ii）正八面体空隙 第一层的三个相切的球与第二层的三个相切的球，但上、下球组成的两 个三角形方向必须相反
1
作者：梦在飞
上课 /
答疑 QQ 群：58903648
例 2． （97 国初）下图 A、B、C 是某单质晶体在 3 个平面上的投影。已知：①“○”表示组成 该晶体元素的原子；②投影面 A、B、C 互相垂直；③x＝142pm、y＝123pm、z＝335pm。
8
作者：梦在飞
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二、晶体类型
1．金属晶体： （1） 金属晶体是以紧密堆积方式排列， 此种排列方式的势能低， 晶体较稳定， 而且空间利用率大。 空间利用率 ＝ 晶胞中球所占的体积 / 晶胞的体积 （2）平面密堆积（密置单层） 把金属原子看作等径的圆球，按右图方式堆积，此种堆积称为密置单层（图 8.18）。在密置单 层中，球数︰三角形空穴数＝1︰2。 证明：在 ABCD 中，球数＝4× (1/4)，三角形空穴数＝2，故证得。
（5）人工合成的 A 型分子筛钠盐，属于立方晶系，正当晶胞参数 a＝2464 pm，晶胞组成为 Na96[Al96Si96O384]·xH2O。将 811.5 克该分子筛在 1.01325× 105 Pa、700℃加热 6 小时将结晶水完全除 去，得到 798.6 升水蒸气（视为理想气体） 。计算该分子筛的密度 D。
（4）有明显确定的熔点； （5）有特定的对称性； （6）使 X 射线产生衍射 3．晶胞 （1）晶体结构 = 点阵 + 结构基元 点阵——在晶体内部原子或分子周期性地排列的每个重复单位的相同位置上定一个点， 这些点 按一定周期性规律排列在空间，这些点构成一个点阵。点阵是一组无限的点，连结其中任意两点可 得一矢量，将各个点阵按此矢量平移能使它复原。点阵中每个点都具有完全相同的周围环境。 结构基元——在晶体的点阵结构中每个点阵所代表的具体内容，包括原子或分子的种类和数量 及其在空间按一定方式排列的结构。 ①一维（直线）点阵
无机化学——原子晶体与分子晶体
B
B
C A
A
面心立方 紧密堆积
六方紧密堆积
Body-centered cubic cell (BCC)
体心立方紧密堆积 CN=12，利用率 =68% K、Rb、Cs、Li、 Na A B
A
体心立方 紧密堆积
7.4.2 金属键 金属键：金属原子的价电子可以完全失去成为自由电子，并在 晶格中运动，自由电子把金属阳离子胶合成金属晶体，这种胶 合作用就叫金属键。金属键无饱和性和方向性。
氯化氢、氨、三氯化磷、冰等由极性键构成的极性分子，晶体 中分子间存在色散力、取向力、诱导力，有的还有氢键，所以 它们的结点上的粒子间作用力大于分子量相近的非极性分子之 间的引力。
分子晶体的特性 分子晶体是以独立的分子出现的 ，化学式就是分子式。
分子晶体可以是非金属单质，如卤素、H2、N2、O2； 非金属化合物，如CO2、H2S、HCl、HN3等 绝大多数有机化合物，稀有气体的晶体
7.6.3 离子极化对物质性质的影响 一、离子的电子构型
外层电子结构 电子构型 阳离子实例
ns2np6
8
Na+, Mg2+,Al3+,Ti4+
ns2np6 nd1-9
9-17
Cr3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+
ns2np6 nd10
18
Ag+,Zn2+,Cd2+,Hg2+
s2p6d10ns2
18+2
7.3 原子晶体与分子晶体 Atomic Crystals
在原子晶体的晶格结点上排列着中性原子，原子间以极强的 共价键相结合，如单质硅（Si）、二氧化硅（SiO2）、碳化 硅（SiC）金刚砂、金刚石（C）和氮化硼BN（立方）等。
分子晶体原子晶体
）
B、能溶于CS2，熔点112.8 ℃ ，沸点444.6 ℃ C、熔点1400 ℃ ，可做半导体材料，难溶于水
D、熔点97.81 ℃ ，质软，导电，密度0.97g/cm3
2、下列属于分子晶体的一组物质是（B ）
A、CaO、NO、CO B、CCl4、H2 O2、He C、CO2、SO2、NaCl
《拓展》干冰兴趣实验
第二块“冰”，既熟悉又神秘的冰 思考与交流:
同一物质，一般 固态时比液态时 密度大。
那冰的密度为何 比水小呢？
阅读教材66页第一段的文字和观 pm
冰晶体中 位于中心 的一个水 分子周围 有4个水 分子。
思考与交流:
冰的密度为什么比水小？
冰晶体中水分子间存在大量氢键，氢键具有 方向性，使位于中心的一个水分子与周围4个位 于四面体顶角方向的水分子形成氢键，使得冰晶 体的结构中留有相当大的空隙，而水中尽管也有 氢键，但氢键数目比冰少得多，所以反而堆积紧 密些，密度比冰大。冰这种堆积不属于分子密堆 积。
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，被相邻的4个碳原子 包围，以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体， 被包围的碳原子处于正四面体的中心。 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
• 碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族， 为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体 的熔沸点很高？
分子晶体与原子晶体
一、分子晶体
回顾：分子间作用力（分子与分子之间的相互作用），存在于分子之间。
分子间作用力
范德华力 氢键
分子间作用力大小的影响因素：
①相对分子质量：同类型分子，相对分子质量越大， 分子间作用力越大。
②分子的极性：分子的极性影响分子间作用力，极性>非极性。
分子通常指的是小分子，不是指高分子。
• 典型的分子晶体：
对于组成和结构相似、晶体中又不含氢键的物质来说，相对分子质量增大， 分子间作用力增强，熔沸点升高。
对于分子间不含氢键的物质来说，由于分子间的作用力无方向性也使得分子 在堆积时会尽可能利用空间并采取紧密堆积方式，这一点与金属晶体和离子晶体 相似，分子的形状、极性以及氢键的存在都会影响分子的堆积方式。
思考与交流
小结：怎么比较晶体的熔点呢？
三、晶体熔、沸点的比较 (1)不同类型晶体熔、沸点的比较： ①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：
原__子__晶__体_____>_离__子__晶__体____>_分__子__晶__体____。 ②金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点
很高，汞、铯等熔、沸点很低。
晶胞
金刚石中 每个C原子都以SP3杂化轨道与周围4个碳原子以共价键结合，构成正四面体。 C—C键间的夹角为109.5°。因为中心原子周围排列的原子的数目是有限的，所以这 种比较松散的排列与金属晶体和离子晶体中的紧密堆积排列有很大的不同。
(1)每个碳与①________以共价键结合，形成正四面体结构 (2)键角均为②________ (3)最小碳环由③____个C组成且六原子不在同一平面内 (4)每个C参与4条C—C键的形成，C原子数与C—C键之比为④______
阴离子，如金属晶体。 (4)易误认为金属晶体的熔点比分子晶体的熔点高，其实不一定，如Na
金属晶体分子晶体原子晶体离子晶体
金属晶体、分子晶体、原子晶体和离子晶体金属晶体：由金属键形成的单质晶体。
金属单质及一些金属合金都属于金属晶体，例如镁、铝、铁和铜等。
金属晶体中存在金属离子(或金属原子)和自由电子，金属离子(或金属原子)总是紧密地堆积在一起，金属离子和自由电子之间存在较强烈的金属键，自由电子在整个晶体中自由运动，金属具有共同的特性，如金属有光泽、不透明，是热和电的良导体，有良好的延展性和机械强度。
大多数金属具有较高的熔点和硬度，金属晶体中，金属离子排列越紧密，金属离子的半径越小、离子电荷越高，金属键越强，金属的熔、沸点越高。
例如周期系IA族金属由上而下，随着金属离子半径的增大，熔、沸点递减。
第三周期金属按Na、Mg、Al顺序，熔沸点递增。
根据中学阶段所学的知识。
金属晶体都是金属单质，构成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子（也就是金属的价电子）。
分子晶体：分子间以范德华力相互结合形成的晶体。
大多数非金属单质及其形成的化合物如干冰(CO2)、I2、大多数有机物，其固态均为分子晶体。
分子晶体是由分子组成，可以是极性分子，也可以是非极性分子。
分子间的作用力很弱，分子晶体具有较低的熔、沸点，硬度小、易挥发，许多物质在常温下呈气态或液态，例如O2、CO2是气体，乙醇、冰醋酸是液体。
同类型分子的晶体，其熔、沸点随分子量的增加而升高，例如卤素单质的熔、沸点按F2、Cl2、Br2、I2顺序递增；非金属元素的氢化物，按周期系同主族由上而下熔沸点升高；有机物的同系物随碳原子数的增加，熔沸点升高。
但HF、H2O、NH3、CH3CH2OH等分子间，除存在范德华力外，还有氢键的作用力，它们的熔沸点较高。
分子组成的物质，其溶解性遵守“相似相溶[1]”原理，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性的有机溶剂，例如NH3、HCl极易溶于水，难溶于CCl4和苯；而Br2、I2难溶于水，易溶于CCl4、苯等有机溶剂。
根据此性质，可用CCl4、苯等溶剂将Br2和I2从它们的水溶液中萃取、分离出来。
离子晶体、分子晶体、金属晶体、原子晶体
即Si原子与O原子的个数比为1∶2。
二、物质熔沸点高低判断的方法
1.原子晶体中原子间键长越短，共价键越稳定，物质熔沸点越高，反熔沸点越高，反之越低。
3.分子晶体中分子间作用力越大，物质熔沸点越高，反之越低。其中组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大。（但这不包括具有氢键的分子晶体其熔沸点出现反常得高的现象，
5.原子晶体的熔点高低与其内部的结构密切相关：对结构相似的原子晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就高。
二、分子晶体
1.分子晶体定义：分子间通过分子间作用力构成的的晶体称为分子晶体。
（1）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
（2）原子首先通过共价键结合成分子，分子作为基本构成微粒，通过分子间作用力结合成分子晶体。
2. 分子晶体的类别：多数非金属单质（除了金刚石、晶体硅、晶体硼、石墨等），多数非金属氧化物（如干冰、CO、冰等）、非金属气态氢化物（如NH3，CH4等）、稀有气体、许多有机物等。
3.常见的分子晶体的晶体结构
（1）碘晶体的晶胞是长方体，碘分子除了占据长方体的每个顶点外，在每个面上还有一个碘分子。
⑵CsCl型
CsCl型离子晶体中，每个离子被8个带相反电荷的离子包围，阴离子和阳离子的配位数都为8。常见的CsCl型离子晶体有铯的卤化物（氟化物除外）、TlCl的晶体等。
⑶ZnS型
ZnS型离子晶体中，阴离子和阳离子的排列类似NaCl型，但相互穿插的位置不同，使阴、阳离子的配位数不是6，而是4。常见的ZnS型离子晶体有硫化锌、碘化银、氧化铍的晶体等。
（3）大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水）中，难溶于非极性溶剂（如汽油、煤油）中。当把离子晶体放在水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。
分子晶体和原子晶体
分子晶体和原子晶体
图2-15 金刚石原子晶体示意图
分子晶体和原子晶体
二氧化碳和方石英都是第Ⅳ A元素化合物， 由于前者是分子晶体，后者是原子晶体，导致 物理性质差别较大。CO2在-78.5 ℃时即升华， 而SiO2的熔点却高达1610 ℃，说明晶体结构 不同，微粒间的作用不同，物质的物理性质也 不同。
分子晶体和原子晶体
在原子晶体中，不存在独立的小分子，而只能把整个晶体看成是 一个大分子，没有确定的相对分子质量。由于共价键具有饱和性和方 向性，所以原子晶体的配位数一般不高。以典型的金刚石原子晶体为 例，每一个碳原子在成键时以sp3等性杂化形成4个sp3共价键，构成 正四面体，所以碳原子的配位数为4。无数的碳原子相互连接构成， 如图2-15所示晶体结构。原子晶体中，原子间以共价键相连，所以 表现出有较高的硬度和较高的熔点(金刚石硬度最大，熔点为3849 K)。 通常这类晶体不导电、不导热，熔化时也不导电，但硅、碳化硅等具 有半导体性质，可以有条件地导电。
分子晶体和原子晶体
图2-14 CO2分子晶体示意图
分子晶体和原子晶体
二、 原子晶体
在晶格结点上排列的微粒为原子，原子之间以 共价键结合构成的晶体称为原子晶体，如碳(金刚 石)、硅(单晶硅)、锗(半导体单晶)及第Ⅳ A族元素 的单质都属于原子晶体，化合物中的碳化硅(SiC)、 砷化镓(GaAs)、方石英(SiO2)等也属于原子晶体。
无机化学
分子晶体和原子晶体
一、 分子晶体
在晶格结点上排列着分子，通过分子间力而形成的晶体， 称为分子晶体，如非金属单质和非金属元素之间的固体化合物 CO2是分子晶体，其晶体结构如图2-14所示。分子晶体中存在 着独立的分子，分子晶体内是共价键，分子晶体间的作用力是 分子间力，由于分子间力很弱，因此分子晶体的熔点低，具有 较大的挥发性，硬度较小，易溶于非极性溶剂，通常是电的不 良导体。若干极性分子晶体在水中解离生成离子，则其水溶液 导电，如HCl溶液。
分子晶体和原子晶体
HXC60P106, P1010都形成分子晶体，只有很少的一部分和______SiO2,碳化硅,第二节分子晶体和原子晶体一、分子晶体（一）、概念：分子间以______________________ （_____________ , ________________ ）相结合的晶体叫分子晶体。
注意：（1）构成分子晶体的粒子是 ______________________ 。
（2 ）在分子晶体中，分子内的原子间以结合，而相邻分子靠或相互吸引。
（3 ）范德华力化学键的作用：（4 ）分子晶体熔化破坏的是O（二）•分子晶体的物理特性：（1）___ 的熔点和沸点，（2） ______________ 的硬度，________ 挥发， _________ 升华（3）—般都是________ 体，固体和熔融状态都__________________ 导电。
（4）分子晶体的溶解性与溶质和溶剂的分子的___________________ 相关一一____________________思考：1、为什么分子晶体熔沸点低、易挥发、易升华、硬度小？原因：分子晶体发生这些变化时_只破坏 __________________________ , ________________ 很弱，克服它时需要的能量小。
所以分子晶体熔沸点低、易挥发、易升华、硬度小。
2、为什么分子晶体在晶体和熔融状态均不导电？它们在晶体和熔融状态均不存在_______________________ 。
部分分子晶体溶于水在水分子作用下发生_____________ 导电，如HCI, H2S04 ;有些溶于水与水反应生成_______________________________ 而导电,晶体硼等。
）（四）分子晶体结构特征1. ______________________________ __ 分子密堆积每个分子周围有______________ 个紧邻的分子，如：C60、干冰、12、02——不具有分子密堆积特征P1,CH4,2,冰中1个水分lmol冰周I韦］有mol氢键。
晶体结构2
第二讲—化合物晶体结构
主讲：王宇斌
2010-2011学年第Ⅰ学期
• 原子晶体、分子晶体和金属晶体结构
• 典型无机化合物晶体结构
– NaCl型、闪锌矿型、萤石型
– 钙钛矿型、纤锌矿型、金红石型
– 金刚石和石墨、CsCl型 • 硅酸盐晶体结构质是晶体内部结构的反应 • 晶体结构概述 • 1.原子晶体结构 • 代表：惰性气体 结构特点：以单原子分子 形式存在，满电子层结构，不形成化学键， 且具有球形对称结构；惰气通过范德华力 凝聚成晶体，原子配置近似“钢球”密堆 积：FCC or HCP
3
2013-7-10
• 2.分子晶体结构 • 代表：白磷 • 结构特点：构成晶体 的结构单元为分子， 分子内原子靠共价键 结合，分子之间靠范 德华力结合
结构决定性质：范德华很弱，分子晶体在较低 温度下即能熔融或升华，分解为分子单位；分 子内共价键为强键，分子自身离解需很高温度
2013-7-10
• 3.金属晶体结构 • 如上章所讲，金属原子看作刚性球体，作 紧密堆积 • 堆积方式：面心立方，体心立方和六方紧 密堆积
[ZnS4]四面体以反向“一坐三”的方式在空间中堆积
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+++++++
------+ + + + + + +
+
+ -
+++++++
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• 二. AX型结构 • 1). 萤石结构CaF2 – 立方晶系：a＝0.545nm – r ＋/r－＝0.975 – CN（Ca2＋）＝8 – 面心立方格子Ca2＋一套，F －两套穿插而成 – 可看成：Ca2＋按面心立方密 堆积，F－填充全部四面体空隙 – 立方体晶胞共棱连接 – 一半立方体空隙未填充
高中化学必修三 分子晶体和原子晶体
思考：你怎么理解 “巨分子” “共价晶体
”？ 2、结构特点：
(1)构成粒子：原子。
三态变化、 化学反应 都破坏它
(2)粒子间的作用：共价键。
3、原子晶体的物理特性及影响因素：
–熔点和沸点很高 –硬度大(金刚石在自然界中硬度最大) –一般不导电 –难溶于一些常见的溶剂
分子的非密堆积 氢键具有方向性
氢键具有饱和性 冰的结构 冰中1个水分子周围有4个水分子
排列方式：冰晶体与C60、CO2相比，结构上有何特点？ 对性质有何影响？
冰晶体
✓液态水中有无氢键？和冰在结构上有何区别？ 这种区别导致冰融化成水时体积有何变化？密度呢？
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
分子的密堆积
每个CO2分子周围有12个CO2分子
分子的密堆积
O2的晶体结构
C60的晶胞
（与每个分子距离最近的相同分子共有12个 ）
6、分子晶体的结构特征
（１）只有范德华力，无分子间氢键－分子密堆积
分子密堆积-- 每个分子周围有 ：C60、干冰 、O2
个紧邻的分子。 如
• 冰晶体中，每个水分子周围有几个紧邻的分子？ 他们是什么样的空间关系？为什么会这样排列？
分子间： 分子间作用力（范德华力、氢键）
4、分子晶体物理性质的共性： 熔点低、易升华、硬度小
导电性: 通常，晶体本身不导电，熔融状态也 不能导电,但某些分子晶体的水溶液能导电。
溶解性: 相似相溶原理
思考：以下晶体中哪些属于分子晶体？
S、 H2SO4、 C60、 尿素、 He 、 NH3、 SiO2、 SO2、 P4O6、 P、 Cl2、 C(金刚石)、 H2S、 冰醋酸
原子晶体和分子晶体
学习目标：
• 1、能说出常见的原子晶体，会分析金刚石 和二氧化硅的晶胞结构。知道原子晶体的 性质。 • 2、能说出分子晶体的范围，知道干冰的晶 胞结构以及分子晶体的性质。 • 3、会进行同类晶体和异类晶体熔沸点的比 较。
一．原子晶体
１.概念：相邻原子间以共价键相结合而形成
【迁移应用】碳化硅的晶体有类似金刚石的 结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。 它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是（ ）。 A．熔点从高到低的顺序是： 金刚石＞碳化硅＞晶体硅 B．熔点从高到低的顺序是： 金刚石＞晶体硅＞碳化硅 C．三种晶体中的结构单元都是正四面体结构 D．三种晶体都是原子晶体且均为电的良导体
金刚石
晶体硅
晶体硼
•
熔点
沸点
3823
5100
1683
2628பைடு நூலகம்
2573
2823
硬度
10
7
9.5
•
晶体类型
离子晶体
离子间通过 离子键相结 合而成的晶体
分子晶体
分子间以分子间 作用力相结合的 晶体
原子晶体
相邻原子间以 共价键相结合 而形成的空间 网状结构的晶体
金属晶体
金属阳离子和 自由电子之间的 较强作用形成的 单质晶体
4、依据导电性判断：固态和熔融状态能够导电的晶体为金 属晶体；固态不导电但熔融状态能导电的是离子晶体；固态 和熔融状态都不导电的是分子晶体和原子晶体。 5、依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大，分子晶体
比较物质熔点高低和硬度大小的方法
• 1、根据晶体类型初步比较。一般情况：原 子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的 熔点和硬度变化范围较大，需要具体分析。 • 2、对于同一晶体类型的物质，比较微粒间 作用力的强弱 • A、原子晶体比较共价键的强弱。 • B离子晶体比较离子键的强弱 • C分子晶体比较分子间作用力的强弱 • D金属晶体比较金属键强弱。
高二化学分子晶体和原子晶体知识点-原子晶体和分子晶体的区别
高二化学分子晶体和原子晶体知识点:原子晶体和分子晶体的区别（一）分子晶体：构成晶体的微粒间通过分子间作用力相互作用所形成的晶体，称为分子晶体。
分子晶体中存在的微粒是分子，不存在离子。
较典型的分子晶体有非金属氢化物，部分非金属单质，部分非金属氧化物，几乎所有的酸，绝大多数有机物的晶体等。
分子晶体中存在的相互作用力主要是分子间作用力，它是分子间存在着一种把分子聚集在一起的作用力，叫做分子间作用力，也叫范？曰？力。
分子间作用力只影响物质的熔沸点、硬度、密度等物理性质，分子晶体一般都是绝缘体，熔融状态不导电。
对于某些含有电负性很大的元素的原子和氢原子的分子，分子间还可以通过氢键相互作用。
氢键的形成条件：它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力形成，（它不属于化学键）一般表示为X？DH…Y。
这种静电吸引作用就是氢键。
氢键同样只影响物质的熔沸点和密度，对物质的化学性质没有影响分子晶体的结构特征：没有氢键的分子密堆积排列，如CO2等分子晶体，分子间的作用力主要是分子间作用力，以一个分子为中心，每个分子周围有12个紧邻的分子存在。
还有一类分子晶体，其结构中不仅存在分子间作用力，同时还存在氢键，如：冰。
此时，水分子间的主要作用力是氢键，每个水分子周围只有4个水分子与之相邻。
称为非密堆积结构。
说明：1、分子晶体的构成微粒是分子，分子中各原子一般以共价键相结合。
因此，大多数共价化合物所形成的晶体为分子晶体。
如：部分非金属单质、非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸以及绝大多数的有机物等都属于分子晶体。
但并不是所有的分子晶体中都存在共价键，如：由单原子构成的稀有气体分子中就不存在化学键。
也不是共价化合物都是分子晶体，如二氧化硅等物质属于原子晶体。
2、由于构成晶体的微粒是分子，因此分子晶体的化学式可以表示其分子式，即只有分子晶体才存在分子式。
3、分子晶体的微粒间以分子间作用力或氢键相结合，因此，分子晶体具有熔沸点低、硬度密度小，较易熔化和挥发等物理性质。
原子晶体、分子晶体、离子晶体的比较 PPT
3.物理性质：①熔沸点低[破坏分子间的作用力]，硬度小。
②一般不导电，在固态和熔融状态下也不导电
③溶解性一般符合“相似相溶规律”
二、常见的晶体结构分析：
（一）干冰： 1.分子堆积方式： 分子密堆积（只含范德华力） 2.均摊法计算CO2分子数：
顶角—— 8个 面心—— 6个 1个晶胞中CO2分子数= 8×18+6×12= 4 3.每个CO2分子周围离该分子距离最近且相等的 CO2分子有：12个 [同层+上层+下层]×4=12 （二）冰：
配位数： 8 配位空间构型：正六面体
离其最近的Cs+的个数为： 6
[上、下、左、右、前、后]
2.Cl-为中心：离其最近的Cs+的个数为： 8
配位数：8 配位空间构型：正六面体
离其最近的Cl-的个数为：6
3.均摊法计算1个晶胞中：
Cs+个数：8×18= 1
Cl-个数：1
二、三种常见的离子晶体的结构：
2.晶胞的结构：——均摊法 结合《课本》P64/图3-8
体心粒子—— 完全属于该晶胞
面心粒子—— 有12属于该晶胞
棱心粒子—— 有14该晶胞
顶角粒子—— 有18属于该晶胞
二、晶胞：
3.晶胞中微粒个数的计算：
1个金属铜晶胞
的原子数
=8×18+6×12= 4
X2Y
ACB3
DE
4.晶胞的基本类型：
简单立方
③熔点： ④能使X-
有固定的熔 射线产生衍
沸点
射
最科学的
鉴别依据
⑤均一性：组成和密度一致 ⑥对称性： ⑦稳定性： 晶格能
一、晶体：
5.形成途径： ①熔融状态物质凝固（注意凝固的速率适当）
晶体的常识、分子晶体与原子晶体
晶体的常识、分子晶体与原子晶体一、晶体和非晶体1．晶体与非晶体结构特征晶体结构微粒周期性有序排列非晶体结构微粒无序排列性质特征自范性熔点异同表现有（能自发呈现多面体外形）固定各向异性无（不能自发呈现多面体外形）不固定各向同性二者区别方法间接方法科学方法看是否有固定的熔点对固体进行X-射线衍射实验注意：（1）、晶体与非晶体的本质差异表现在有无自范性和微观结构特征上。
本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象；相反，非晶体中粒子的排列相对无序，因而无自范性。
（2）、晶体的特点并不仅限于外形和内部质点排列的高度有序性，它们的许多物理性质，如强度、导热性、光学性质等，常常会表现出各向异性。
2.得到晶体的途径熔融态物质凝固；气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；溶质从溶液中析出。
如：从熔融态结晶出来的硫晶体；凝华得到碘；从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体。
二、晶胞1．晶胞：描述晶体结构的基本单元叫晶胞。
2．晶体中晶胞的排列——无隙并置①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。
②并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一，也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。
晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、N A、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。
1.“均摊法”原理原子 金属键特别提醒 ①在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被 6、3、4、2 个晶胞所共有。
三棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被 12、6、4、2 个晶胞所共有。
②在计算晶胞中粒子个数的过程中，不是任何晶胞都可用均摊法。
2．晶体微粒与 M 、ρ之间的关系若 1 个晶胞中含有 x 个微粒，则 1 mol 晶胞中含有 x mol 微粒，其质量为 xM g(M 为微粒的相对“分子”质量)；1 个晶胞的质量为 ρa 3 g(a 3 为晶胞的体积，ρ 为晶胞的密度)，则 1 mol 晶胞的质量为 ρa 3N A g ，因此有 xM ＝ρa 3N A 。
金属晶体 分子晶体 原子晶体 离子晶体
金属晶体、分子晶体、原子晶体和离子晶体金属晶体：由金属键形成的单质晶体。
金属单质及一些金属合金都属于金属晶体，例如镁、铝、铁和铜等。
金属晶体中存在金属离子(或金属原子)和自由电子，金属离子(或金属原子)总是紧密地堆积在一起，金属离子和自由电子之间存在较强烈的金属键，自由电子在整个晶体中自由运动，金属具有共同的特性，如金属有光泽、不透明，是热和电的良导体，有良好的延展性和机械强度。
大多数金属具有较高的熔点和硬度，金属晶体中，金属离子排列越紧密，金属离子的半径越小、离子电荷越高，金属键越强，金属的熔、沸点越高。
例如周期系IA族金属由上而下，随着金属离子半径的增大，熔、沸点递减。
第三周期金属按Na、Mg、Al顺序，熔沸点递增。
根据中学阶段所学的知识。
金属晶体都是金属单质，构成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子（也就是金属的价电子）。
分子晶体：分子间以范德华力相互结合形成的晶体。
大多数非金属单质及其形成的化合物如干冰(CO2)、I2、大多数有机物，其固态均为分子晶体。
分子晶体是由分子组成，可以是极性分子，也可以是非极性分子。
分子间的作用力很弱，分子晶体具有较低的熔、沸点，硬度小、易挥发，许多物质在常温下呈气态或液态，例如O2、CO2是气体，乙醇、冰醋酸是液体。
同类型分子的晶体，其熔、沸点随分子量的增加而升高，例如卤素单质的熔、沸点按F2、Cl2、Br2、I2顺序递增；非金属元素的氢化物，按周期系同主族由上而下熔沸点升高；有机物的同系物随碳原子数的增加，熔沸点升高。
但HF、H2O、NH3、CH3CH2OH等分子间，除存在范德华力外，还有氢键的作用力，它们的熔沸点较高。
分子组成的物质，其溶解性遵守“相似相溶[1]”原理，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性的有机溶剂，例如NH3、HCl极易溶于水，难溶于CCl4和苯；而Br2、I2难溶于水，易溶于CCl4、苯等有机溶剂。
根据此性质，可用CCl4、苯等溶剂将Br2和I2从它们的水溶液中萃取、分离出来。
第三章晶体结构
三．其它晶体结构 1.金刚石结构
金刚石结构为面心立方格 子，碳原子位于面心立方的所 有结点位置和交替分布在立方 体内的四个小立方体的中心， 每个碳原子周围都有四个碳， 碳原子之间形成共价键。
一．面心立方紧密堆积结构
4. CaTiO3(钙钛矿)型结构 钙钛矿结构的通式为ABO3，其中，A2+ 、B4+或A1+ 、B5+金
属离子。CaTiO3在高温时为立方晶系，O2-和较大的Ca2+作面心 立方密堆，Ti4+填充于1/4的八面体空隙。Ca2+占据面心立方的 角顶位置。O2-居立方体六个面中心，Ti4+位于立方体中心。Z=1， CNCa2+=12 CNTi4+=6 ,O2-的配位数为6 （2个Ti4+和 4个Ca2+）。
一．面心立方紧密堆积结构 1. NaCl型结构
Cl-呈面心立方最紧密堆积，Na+则填充于全部的八面体空隙
中，（即阴离子位于立方体顶点和六个面的中心，阳离位于立
方 体 的 中 心 和 各 棱 的 中 央 ） 。 两 者 CN 均 为 6 ， 单 位 晶 胞 中 含 NaCl的个数Z=4 ，四面体空隙未填充。
一．面心立方紧密堆积结构 2. β-ZnS（闪锌矿）型结构
S2-位于面心立方的结点位置，Zn2+交错地分布于立方体内 的1/8小立方体的中心，即S2-作面心立方密堆，Zn2+填充于1/2的 四面体空隙之中，CN均为4，Z=4。β -ZnS是由[ZnS4]四面体以 共顶的方式相连而成。
原子晶体与分子晶体
④、干冰易升华，用于降温。如：低温试验、人工降雨、 制冷剂等。
一、分子晶体
1、 概念 分子间以分子间作用力相互结合而成 的晶体叫分子晶体。
注意： ①、构成晶体的微粒： 分子
②、微粒间作用：范德华力（及氢键）
Si O
109.5º
180º
共价键
二氧化硅晶体结构分析：
①、每个硅原子周围紧邻的氧原子： 4个 每个氧原子周围紧邻的硅原子： ②、每个硅原子连接共价键： 每个氧原子连接共价键：
2个
4个 2个
③、晶体中最小环含有原子数：
12个（6个Si和6个O） ④、硅原子与氧原子个数比： 1：2
180º
109.5º
分子
原子
分子间作用力 晶体内相互作 用力 （范德华力、氢键）
硬度、熔沸点 熔、沸点 变化规律 化学式能否表 示分子结构
共价键
高 键长、键能
低 1、范德华力 2、氢键作用 能
不能
归纳1：两个晶体的熔沸点的比较
1、判断二种晶体类型：
一般情况下，原子晶体、离子晶体的 熔沸点都高于分子晶体
2、如果是同种晶体，比较晶体内各微粒之
原子晶体与分子晶体
【问题探究1】金刚石的结构
109.5º
金刚石晶胞
共价键
正四面体空间网状结构
金刚石晶体结构分析：
①碳原子的杂化类型： ②每个碳原子与
sp3 ;
个碳原子相连;
4
③每个碳原子周围连有
4
；
个共价键;
④平均每个碳原子拥有 2 个共价键，碳原
子与C-C键数目比为 1：2 ⑤晶体中最小环含有碳原子数：
分子晶体和原子晶体
2、忍别人所不能忍的痛，吃别人所别人所不能吃的苦，是为了收获得不到的收获。就像驴子面前吊着个萝卜就会往前走。正因为有那个目标，你才有劲儿往前走。
原子晶体的熔沸点高低取决于共价键的键长，共价键键能的大小，键长越短，键能越大，熔沸点越高。
常见原子晶体
某些非金属单质：硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）、金刚石（C）
某些非金属化合物：SiC、BN等
某些氧化物：SiO2等
不同原子之间也可以通过共价键直接构成化合物，SiO2是Si、O原子以共价键形成的晶体。
2、构成微粒：分子
3、微粒间的作用力：范德华力
4、分子晶体的特点：
晶格质点是分子，化学式就是分子式
分子内原子之间以共价键结合（特例：稀有气体）
熔沸点较低，硬度较小，相似相溶
熔融状态不导电,有些在水溶液中可以导电
常见的分子晶体
⑴非金属氢化物如：CH4、H2O、NH3、HF
⑵部分非金属单质如：C60、O2、S、P4、Ar
⑶部分非金属氧化物如：CO2、SO2、SO3
⑷几乎所有的酸如：H2SO4、HNO3、H3PO4
⑸绝大多数有机物如：各类烃、卤代烃、醇、醛、羧酸、酯、糖类、蛋白质
原子晶体
1、定义ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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、物理性质：熔沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。
分子晶体和原子晶体
共价分子
定义：分子中原子之间全部是共价键的分子，包括单质和化合物。
例如Cl2，NH3，一般不含金属元素，特例:AlCl3、FeCl3
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原因：分子间作用力较弱 原因：
3、典型的分子晶体： 、典型的分子晶体：
（1）所有非金属氢化物：H2O，H2S，NH3， 所有非金属氢化物： CH4，HX
（2）部分非金属单质:X2，O2，H2， S8，P4， C60 部分非金属单质: 稀有气体 部分非金属氧化物: （3）部分非金属氧化物: CO2， SO2， NO2， P4O6， P4O10 （4）几乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4 几乎所有的酸： 绝大多数有机物的晶体： （5）绝大多数有机物的晶体：乙醇，冰醋酸，蔗糖
思考与交流
• CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过 的一些物理性质如下表所示， 比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。 晶体是否属于分子晶体。 比较试判断
• 碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族， 碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族， 为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体 晶体的熔、沸点很低， 为什么 的熔沸点很高？ 的熔沸点很高？
注:①分子间作用力越大,熔沸点越高(相对 分子间作用力越大,熔沸点越高( 分子质量,分子极性,氢键) 分子质量,分子极性,氢键) ② 分子晶体熔化时一般只破坏分子间 作用力,不破坏化学键,也有例外, 作用力,不破坏化学键,也有例外,如S8
(2)较小的硬度； (2)较小的硬度； 较小的硬度 (3)一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。 (3)一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。 一般都是绝缘体 有些在水溶液中可以导电. 有些在水溶液中可以导电.
第三章 晶体结构与性质
第二节 《分子晶体与原子晶体》
知识与技能 1、了解分子晶体的概念 了解冰、 2、了解冰、二氧化碳的晶体结构及晶体中分子间作用力类型 掌握分子晶体关于熔、 3、掌握分子晶体关于熔、沸点等方面的物理性质 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， 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 情感、 情感、态度与价值观 通过对水结冰密度减小这一学生已知事实的讲解， 通过对水结冰密度减小这一学生已知事实的讲解，激发学生 探究物质内部结构奥秘的兴趣 教学重点 分子晶体的概念、 分子晶体的概念、结构特点 教学难点 氯键对冰晶体结构和性质的影响
• 1．SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行的 下列推测不正确的是( ) • A．SiCl4晶体是分子晶体 • B．常温、常压下SiCl4是气体 • C．SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子 • D．SiCl4的熔点高于CCl4
• 解析： 由于SiCl4 分子结构与CCl4 相似，所 以一定属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点 的因素是分子间作用力的大小，在这两种分子 之间都只有范德华力，SiCl4 的相对分子质量 大于CCl4 的相对分子质量，所以SiCl4 的分子 间作用力比CCl4大，熔、沸点应该比CCl4高一 些。CCl4 的分子是正四面体结构，SiCl4 与它 结构相似，因此也应该是正四面体结构，是含 极性键的非极性分子。 • 答案： B
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、概念
构成晶体的粒子是分子，粒 子间以分子间作用力（范德华 力，氢键）相互作用的晶体叫分
子晶体。 子晶体。
分子晶体有哪些物理特性，为什么？ 分子晶体有哪些物理特性，为什么？
2、物理特性： 物理特性：
(1)较低的熔点和沸点，易升华； (1)较低的熔点和沸点，易升华； 较低的熔点和沸点
2、原子晶体的物理特性 、
（1）熔点和沸点高； ）熔点和沸点高； （2）硬度大； ）硬度大； （3）一般不导电； ）一般不导电； （4）且难溶于一些常见的溶剂。 ）且难溶于一些常见的溶剂。 在原子晶体中， 在原子晶体中，由于原子间以较强的 共价键相结合， 共价键相结合，而且形成空间立体网状结 所以原子晶体有特殊的物理性质。 构，所以原子晶体有特殊的物理性质。
科学视野：天然气水合物 一种潜在的能源 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。 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 19世纪初的英国化学家 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Cl 8H 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 世纪末， 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。 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。 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” 的甲烷，因而又称“可燃冰”………
分子晶体、 分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较
晶体类型
分子晶体
原子晶体
结构、 结构、性质 构成晶体粒子 分子 分子间作用力 较小 较低 原子 共价键 较大 很高 不导电
结 构
粒子间的作用力 硬度 溶、沸点
性 质
导电
固态和熔融状 态都不导电 相似相溶
溶解性
难溶于常见溶剂
3、常见的原子晶体
（1）某些非金属单质：
大多数分子晶体的结构有如下特征：分子间作用力 只是范德华力， 分子密堆积
氧（O2）的晶体结构
碳60的晶胞
（与每个分子距离最近的相同分子共有12个 ） 与每个分子距离最近的相同分子共有12 12个
分子的密堆积
（与CO2分子距离最近的 分子共有12 12个 CO2分子共有12个 ）
干冰的晶体结构图
分子的非密堆积
有分子间氢键——氢键具有方向性,使晶体 氢键具有方向性, 有分子间氢键 氢键具有方向性 中的空间利率不高,留有相当大的空隙. 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 不具有分子密堆积特征。 NH3、 每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。 （每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。
氢键具有方向性
冰中１个水分子周围有４个水分子 冰中１个水分子周围有４
冰的结构
4、晶体结构特征 、
（1）密堆积 只有范德华力，无分子间氢键——分 只有范德华力，无分子间氢键 分 子密堆积。 子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有 12个紧邻的分子 个紧邻的分子， 12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2。 （2）非密堆积
–金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶 体锗(Ge)等
（2）某些非金属化合物：
–碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体
（3）某些氧化物：
–二氧化硅（ SiO２）晶体、α-Al2O3
学与问
怎样从原子结构角度理解金刚石、 1、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅 和锗的熔点和硬度依次下降？ 和锗的熔点和硬度依次下降？ 解释：结构相似的原子晶体， 解释：结构相似的原子晶体，原子半径越 键长越短，键能越大。 小，键长越短，键能越大。碳、硅、锗原 子半径依次增大，键长依次增大， 子半径依次增大，键长依次增大，键的强 度依次减弱。故它们熔点和硬度依次下降。 度依次减弱。故它们熔点和硬度依次下降。 即金刚石＞ 即金刚石＞硅＞锗
键数目相当于4×1/2=2，故金刚石中，1molC（金刚石）可以 形成2molC-C单键。
典型的原子晶体
金刚石的结构特征： 金刚石的结构特征：在金刚石晶体里 杂化，以共价键跟4个 ①每个碳原子都采取SP3杂化，以共价键跟 个 每个碳原子都采取 碳原子结合，形成正四面体，。 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， 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。 彼此联结的空间网状晶体。 键长相等， ③金刚石晶体中所有的C—C键长相等，键角相 金刚石晶体中所有的 键长相等 等（109°28’）； ° ）； 个碳组成， ④晶体中最小的碳环由6个碳组成，且不在同一 晶体中最小的碳环由 个碳组成 平面内； 平面内； 原子与C—C键数之比为：1：2 键数之比为： ： ⑤晶体中C原子与 晶体中 原子与 键数之比为
回顾: 回顾:
1、什么叫晶体？什么叫非晶体？ 什么叫晶体？什么叫非晶体？ 2、晶体与非晶体在结构和性质上有什么差异？ 晶体与非晶体在结构和性质上有什么差异？ 3、利用分摊法计算晶胞中粒子数目
交流·讨论 交流 讨论
雪花、冰糖、食盐、 雪花、冰糖、食盐、水晶 和电木（酚醛树脂）这些固体 和电木（酚醛树脂） 是否属于晶体？若不是晶体， 是否属于晶体？若不是晶体， 请说明理由。 请说明理由。
金刚石的晶体结构示意图
109º28´ ´
共价键
思考： 思考：
（1）在金刚石晶体中 采取什 ）在金刚石晶体中,C采取什 么杂化方式？每个C与多少个 与多少个C成 么杂化方式？每个 与多少个 成 键？最小碳环由多少个碳原子组 它们是否在同一平面内？ 成？它们是否在同一平面内？ （2）在金刚石晶体中，C原子 ）在金刚石晶体中， 原子 金刚石的晶体结构是一种空间网状结构，每一个碳原子与周围 个数与C—C键数之比为多少？ 键数之比为多少？ 个数与 键数之比为多少 的四个碳原子形成一个正四面体，即正四面体中心的一个碳原 克金刚石中C—C键数 （3）12克金刚石中 ） 克金刚石中 键数 子参与形成4个C-C单键，该碳原子对一个C-C单键的“贡献” 都是1/2，所以，正四面体中心的这个碳原子参与形成的C-C单 为多少N 为多少 A？
二氧化硅晶体结构示意图
Si O
109º28´
180º
共价键
二．原子晶体（共价晶体） 原子晶体（共价晶体）
金
1、概念： 概念：
刚 石
构成晶体的粒子是原子， 构成晶体的粒子是原子，所有的 相邻原子间都以共价键相结合而形成 空间立体网状结构的晶体。 空间立体网状结构的晶体。
观察·思考 观察 思考
• 对比分子晶体和原子晶体的数据，原子 对比分子晶体和原子晶体的数据， 晶体有何物理特性？ 晶体有何物理特性？