原子晶体和分子晶体

金刚石的结构特征
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（109.5°）；
④晶体中最小的碳环由6个碳组成，且不在同一平面内；每个C原 子被12个六元环共有，因此最小的六元环实际占有C原子的个数 为：6×1/12=1/2（个）
某些氧化物： 二氧化硅（ SiO２）晶体、
思考1. 在金刚石晶胞
中,C原子分别位于
什么位置？每个晶
胞实际占有几个C原子？
思考2. 在金刚石晶体中,C 采取什么杂化方式？ 每个C与多少个C成 键？形成怎样的空间 结构？每个碳原子周 围紧邻的碳原子有多 少个？最小碳环由多 少个碳原子组成？它 们是否在同一平面内？ 每一个碳原子被几个 这样的环共有？
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
思考： 6克金刚石中C—C 键数为多少NA？
思考1：在SiO2晶体中每个 硅原子周围紧邻的氧原子有 多少个？每个氧原子周围紧 邻的硅原子有多少个？在 SiO2晶体中硅原子与氧原子 个数之比是多少？
分子晶体
概念：分子间以分子间作稀用有力气（体范分德子华为力， 氢键）相结合的晶体叫分单 共原 价子子 键晶分 。体子。，无
构成粒子：分子（构成分子的原子间以共价 键结合）
构成粒子间的相互作用：分子间作用力。 气化或熔化是破坏的作用力：分子间作用力。
组成和结构相似时，相对分子质量越大 分子间作用力越大，熔沸点越高。有氢 键时，熔沸点升高。
第三节 原子晶体与分子晶体
原子晶体 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。 构成粒子：原子
构成粒子之间的作用：共价键
熔化时需克服的作用：共价键
2.常见的原子晶体
• 某些非金属单质： 金刚石（C）、晶体硅(Si)、 晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等
• 某些非金属化合物： 碳化硅（SiC）、氮化硼（BN）、氮化铝 （ AIN）
思考2:在二氧化硅的晶体结 构中,最小的环由几个原子构 成?
思考3： 在SiO2晶体硅原 个数与Si－O共 键个数之比是多少？
最小的环是几元环？
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。
导电。
➢原因：分子间作用力很弱
石墨晶体——过渡型晶体或混合型晶体
思考：
1.每个六元环实际占有 几个碳原子？
2.碳原子和C—C键个数 比是多少？
混合晶体——石墨晶体的描述
六个碳原子在同一个平面上形成了正六边形相连的环，伸展成 片层结构，每个C原子采用SP2杂化，这里C-C键的键长皆为142pm， 键角120°，这正好属于原子晶体的键长范围，因此对于同一层来说， 它是原子晶体，熔点也很高，化学性质也稳定。
干冰晶体结构
碘晶体结构
干冰的晶体结构图
与CO2分子距离最近的 CO2 分子共有？个
分子晶体有哪些物理特性，为什么？
分子晶体的物理特性：
– 较低的熔点和沸点（较强的挥发性） – 较小的硬度（多数分子晶体在常温时为
气态或液态） – 溶解性与溶质、溶剂的分子的极性相关
——相似相溶。 – 一般都是绝缘体，固态或熔融状态也不
②最小的环是由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
阅读教材P86，思考：原子晶 体有哪些物理特性？如何比 较原子晶体的熔沸点高低？
– 熔点和沸点很高 – 硬度很大 – 一般不导电（特殊：硅） – 且难溶于一些常见的溶剂 一般的，原子晶体中：原子半径越小，键长 越短，键能越大，晶体的熔沸点越高。如熔 沸点：金刚Hale Waihona Puke Baidu>SiC>晶体硅
典型的分子晶体：
– 所有非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，CH4， HX
– 所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4 – 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、
P4O10 – 大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖
观察与思考： 下列两种晶体有什么共同点？
在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，它们相互重叠。电子 比较自由，相当于金属中的自由电子，所以石墨能导热和导电，这正 是金属晶体特征。因此也归类于金属晶体。
石墨晶体中层与层之间相隔340pm，距离较大，是以范德华力 结合起来的，即层与层之间属于分子晶体，容易滑动，质软。