分子晶体与原子晶体PPT课件
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作业
P61 《红对勾》--分子晶体
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。
• 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？
二氧化硅晶体结构示意图
Si
O
120--180º
109º28´
0. 6克C形成金刚石中；六元环数是0.1NA个，C-C键数是0.1NA个
以金刚石晶体结构为基础，演变出单晶硅、 碳化硅的晶体结构： （1）将金刚石中的碳原子全部换成硅原子即 可，金刚石与单晶硅除了键长不同外，晶体 微观结构是相似形。
（2）将金刚石中的一半碳原子交替的换成硅 原子即可，每个碳原子为中心，四个硅原子 为顶点，构成正四面体单元；同时，每个硅 原子为中心，四个碳原子为顶点，构成正四 面体单元。晶体中，碳硅原子个数之比为1:1
P4O10 – 其它分子化合物：CCl4,BF3,Al2Cl6,XeF4 – 绝大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖
典型的晶体结构
分子的密堆积
（与CO2分子距离最近的 CO2分子共有12 个 ）
干冰的晶体结构图
分子的密堆积
氧（O2）的晶体结构
碳-60的晶胞
（与每个分子距离最近且等距离的分子有12个 ）
一个晶胞平均含 4 个CO2分子
干冰晶体结构
一、分子晶体
1、概念（阅读课本P65前两段）
以分子间作用力（范德华力，氢键）相结合 的晶体叫分子晶体
（1）构成分子晶体的微粒是分子。 （2）微粒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？
2、物理特性：
(1)较低的熔点和沸点，有些易升华； (2)较小的硬度； (3)一般都是绝缘体，熔融状态也不导电 （4）在水中可能导电(不电离、电离、反应生成物 电离）。
晶体的分类
按构成晶体的微粒种类把晶体分为以下四类
（晶胞中的质点：原子、分子、离子、金属）
晶体
离子晶体：食盐 原子晶体：水晶 分子晶体 ：干冰 金属晶体 ：铜
观察与思考：
下列两种晶胞有什么相同点、不同点？
干冰晶体结构
碘晶体结构
都是平行六面体，都是面心结构；构成晶胞的 微粒都是分子，且分子数相同。不同的是：~~~~
1、熔点、沸点高，硬度大 2、一般不导电 3、难溶于一些常见的溶剂
原因：原子间以较强的共价键相结合
3、常见的原子晶体
部分非金属单质：
金刚石（C）、硅(Si)、晶体硼（B）
某些非金属化合物：
碳化硅（SiC）、氮化硼（BN）
某些氧化物：
二氧化硅（ SiO２） 归纳：价电子数4个左右、半径较小的非金属单质或化合物。
分子的非密堆积
氢键具有方向性
冰中１个水分子周围有４个水分子
冰的结构
冰中最小结构单元
1个水分子与 4 个水分子形成氢键； 1mol冰共有 2 mol氢键
正四面体
冰中１个水分子周围有４个水分子， 形成什么空间构型？
4、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
如：C60、干冰 、I2、O2
原因：分子间作用力较弱
3、典型的分子晶体：
– 非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX – 无机含氧酸：H2SO4，HNO3，H3PO4 – 稀有气体单质：He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn.
– 部分非金属单质:X2，O2，H2， S8，P4， C60 – 部分非金属氧化物:CO2,SO2， NO2，P4O6，
利用金刚石的结构来推断SiO2的空间结构
金刚石
二氧化硅
SiO2最小的环有几个原子组成？
12个（6个硅 6个氧）
二氧化硅晶体结构示意图
Si
O
＜180º
109º28´
来自百度文库
共价键
SiO2的结构特征：在SiO2晶体中
①SiO2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，没有单个分子 ②最小的环是十二元环（6个Si和6个O） ③每个Si被 12 个十二元环共有；
4、原子晶体熔、沸点比较规律
对于结构相似的原子晶体，原子间键 长越短，键能越大，共价键越稳定，物 质的熔、沸点越高，硬度越大。
如：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
(154pm 184pm 234pm)
当晶体结构不同时，要综合考虑： 如：碳化硅＞二氧化硅(C ＞ Si)
典型原子晶体的结构
金刚石的晶体结构示意图
（2）有分子间氢键—不具有分子密堆积特征
如：HF 、冰、NH3
5、分子晶体熔、沸点高低的比较规律
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。
分子内的共价键键能与它的熔沸点无关，与 分子热稳定性密切相关；因为熔化或气化只是分 子间距离增大，热稳定性则破坏分子结构。
每个O被6个环共有。每个环含Si：1/2，O：1 6g SiO2中含0.2NA个环。 ④6gSiO2中含0.4mol Si-O键
知识拓展－石墨
石 墨 晶 体 结 构
109º28´
共价键
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，与一个碳原子最近且等距离的 碳原子4个，以共价键相结合，形成正四面体，1个碳原子处于正四 面体的中心，另4个处于顶点。 ②金刚石晶体中所有的C—C键键长都相等，键角相等（109°28’） ③每个碳原子被 12 个六元环共有；每个C平均形成2个C-C键 ④晶体中最小的碳环是6个碳组成的六元环，且不在同一平面内； 每个六碳环平均含有1/2个C原子.每个键被6个环共有，每个环平均 含有1个C-C键
一般性结论： （1）组成和结构相似的物质，相对分子质 量越大，范德华力越大，熔沸点越高。
如：O2>N2，HI>HBr>HCl。
（2）相对分子质量相等或相近时，极性分 子的范德华力大，熔沸点高， 如CO>N2
（3）含有氢键的，熔沸点较高。 如H2O>H2Te>H2Se>H2S
自由阅读课本：
P67 “资料卡片”和“科学视野”
共价键
二．原子晶体（共价晶体）
1、概念：
相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体 网状结构的晶体。
（1）构成原子晶体的粒子是原子； （2）原子晶体的粒子间以较强的共价键相结合； （3）原子晶体熔化破坏的是共价键。
观察·思考
• 对比分子晶体和原子晶体的数据，原子 晶体有何物理特性？
2.原子晶体的物理特性
P61 《红对勾》--分子晶体
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。
• 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？
二氧化硅晶体结构示意图
Si
O
120--180º
109º28´
0. 6克C形成金刚石中；六元环数是0.1NA个，C-C键数是0.1NA个
以金刚石晶体结构为基础，演变出单晶硅、 碳化硅的晶体结构： （1）将金刚石中的碳原子全部换成硅原子即 可，金刚石与单晶硅除了键长不同外，晶体 微观结构是相似形。
（2）将金刚石中的一半碳原子交替的换成硅 原子即可，每个碳原子为中心，四个硅原子 为顶点，构成正四面体单元；同时，每个硅 原子为中心，四个碳原子为顶点，构成正四 面体单元。晶体中，碳硅原子个数之比为1:1
P4O10 – 其它分子化合物：CCl4,BF3,Al2Cl6,XeF4 – 绝大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖
典型的晶体结构
分子的密堆积
（与CO2分子距离最近的 CO2分子共有12 个 ）
干冰的晶体结构图
分子的密堆积
氧（O2）的晶体结构
碳-60的晶胞
（与每个分子距离最近且等距离的分子有12个 ）
一个晶胞平均含 4 个CO2分子
干冰晶体结构
一、分子晶体
1、概念（阅读课本P65前两段）
以分子间作用力（范德华力，氢键）相结合 的晶体叫分子晶体
（1）构成分子晶体的微粒是分子。 （2）微粒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？
2、物理特性：
(1)较低的熔点和沸点，有些易升华； (2)较小的硬度； (3)一般都是绝缘体，熔融状态也不导电 （4）在水中可能导电(不电离、电离、反应生成物 电离）。
晶体的分类
按构成晶体的微粒种类把晶体分为以下四类
（晶胞中的质点：原子、分子、离子、金属）
晶体
离子晶体：食盐 原子晶体：水晶 分子晶体 ：干冰 金属晶体 ：铜
观察与思考：
下列两种晶胞有什么相同点、不同点？
干冰晶体结构
碘晶体结构
都是平行六面体，都是面心结构；构成晶胞的 微粒都是分子，且分子数相同。不同的是：~~~~
1、熔点、沸点高，硬度大 2、一般不导电 3、难溶于一些常见的溶剂
原因：原子间以较强的共价键相结合
3、常见的原子晶体
部分非金属单质：
金刚石（C）、硅(Si)、晶体硼（B）
某些非金属化合物：
碳化硅（SiC）、氮化硼（BN）
某些氧化物：
二氧化硅（ SiO２） 归纳：价电子数4个左右、半径较小的非金属单质或化合物。
分子的非密堆积
氢键具有方向性
冰中１个水分子周围有４个水分子
冰的结构
冰中最小结构单元
1个水分子与 4 个水分子形成氢键； 1mol冰共有 2 mol氢键
正四面体
冰中１个水分子周围有４个水分子， 形成什么空间构型？
4、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
如：C60、干冰 、I2、O2
原因：分子间作用力较弱
3、典型的分子晶体：
– 非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX – 无机含氧酸：H2SO4，HNO3，H3PO4 – 稀有气体单质：He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn.
– 部分非金属单质:X2，O2，H2， S8，P4， C60 – 部分非金属氧化物:CO2,SO2， NO2，P4O6，
利用金刚石的结构来推断SiO2的空间结构
金刚石
二氧化硅
SiO2最小的环有几个原子组成？
12个（6个硅 6个氧）
二氧化硅晶体结构示意图
Si
O
＜180º
109º28´
来自百度文库
共价键
SiO2的结构特征：在SiO2晶体中
①SiO2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，没有单个分子 ②最小的环是十二元环（6个Si和6个O） ③每个Si被 12 个十二元环共有；
4、原子晶体熔、沸点比较规律
对于结构相似的原子晶体，原子间键 长越短，键能越大，共价键越稳定，物 质的熔、沸点越高，硬度越大。
如：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
(154pm 184pm 234pm)
当晶体结构不同时，要综合考虑： 如：碳化硅＞二氧化硅(C ＞ Si)
典型原子晶体的结构
金刚石的晶体结构示意图
（2）有分子间氢键—不具有分子密堆积特征
如：HF 、冰、NH3
5、分子晶体熔、沸点高低的比较规律
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。
分子内的共价键键能与它的熔沸点无关，与 分子热稳定性密切相关；因为熔化或气化只是分 子间距离增大，热稳定性则破坏分子结构。
每个O被6个环共有。每个环含Si：1/2，O：1 6g SiO2中含0.2NA个环。 ④6gSiO2中含0.4mol Si-O键
知识拓展－石墨
石 墨 晶 体 结 构
109º28´
共价键
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，与一个碳原子最近且等距离的 碳原子4个，以共价键相结合，形成正四面体，1个碳原子处于正四 面体的中心，另4个处于顶点。 ②金刚石晶体中所有的C—C键键长都相等，键角相等（109°28’） ③每个碳原子被 12 个六元环共有；每个C平均形成2个C-C键 ④晶体中最小的碳环是6个碳组成的六元环，且不在同一平面内； 每个六碳环平均含有1/2个C原子.每个键被6个环共有，每个环平均 含有1个C-C键
一般性结论： （1）组成和结构相似的物质，相对分子质 量越大，范德华力越大，熔沸点越高。
如：O2>N2，HI>HBr>HCl。
（2）相对分子质量相等或相近时，极性分 子的范德华力大，熔沸点高， 如CO>N2
（3）含有氢键的，熔沸点较高。 如H2O>H2Te>H2Se>H2S
自由阅读课本：
P67 “资料卡片”和“科学视野”
共价键
二．原子晶体（共价晶体）
1、概念：
相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体 网状结构的晶体。
（1）构成原子晶体的粒子是原子； （2）原子晶体的粒子间以较强的共价键相结合； （3）原子晶体熔化破坏的是共价键。
观察·思考
• 对比分子晶体和原子晶体的数据，原子 晶体有何物理特性？
2.原子晶体的物理特性