分子晶体原子晶体课件
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3.常见的原子晶体:
(1)一些非金属单质，如B12、硅Si、金刚石C、锗。 (2)一些非金属B、Si、C的一些化合物如SiC、BN、
Si3N4、(3)一些氧化物AI2O3、 SiO2、
109º28´
共价键
Si
O
180º
109º28´
共价键
原子晶体中没有单个分子存在，化学式不能 表示分子式， 熔沸点很高，硬度很大。
干冰及其晶胞
阅读科学视野 天然气水合物 — 一种潜在的能源
笼状化合物
练习
1、下列说法正确的是 （ ） A、离子化合物中可能含有共价键 B、分子晶体中的分子内不含有共价键 C、分子晶体中一定有非极性共价键 D、分子晶体中分子一定紧密堆积
2、一个干冰晶胞含有CO2 分子 个，干冰晶体中
CO2分子之间只存在分子 间力不存在氢键，因此干
冰中CO2分子紧密堆积， 每个CO2分子周围，最近 且等距离的CO2分子数目 有 个。
三．原子晶体
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．
**构成原子晶体的粒子是原子，原子间以较强 的共价键相结合。
金 刚 石
2.原子晶体的物理特性 在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合， 而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体的 （1）熔点和沸点高（2）硬度大 （3）一般不导电（4）且难溶于一些常见的溶剂
金刚石与晶体SI的熔、沸点比较
金刚石
晶体Si
熔点/℃ 3550
1410
原子晶沸体点熔/℃沸点4高82低7 与共价键强235弱5 有关：
原子半径越短，共价键键长越短，键能
越大பைடு நூலகம்键越强，熔沸点越高。
石墨的晶体结构
分子间作用力,层间距 3.35× 10－10 m
石墨中C－C夹角 为120☉， C－C键 长为(0.142nm) 1.42×10－10 m
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 ）
（２）有分子间氢键（如：HF 、冰、NH3 ） －－不具有分子密堆积特征
分子非密堆积
分子密堆积
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
当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解
体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4 ℃时， 才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小。
重要
不同晶体类型熔沸点高低的判断：
离子晶体：离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，
熔沸点越高。
原子晶体：原子半径越小，共价键键能越大，熔沸点越高。
Si，SiO2，SiC
SiO2>SiC > Si
分子晶体：结构相似的分子，分子量越大，分子间作用力
越大，熔沸点越高。
F2，Cl2，Br2，I2
F2 < Cl2 < Br2 < I2
分子晶体中存在的微粒： 分子
粒子间的相互作用是分子间作用力
2.常见的分子晶体
(1)所有非金属氢化物：
H2O、H2S、NH3、CH4、HX
(2)几乎所有的酸：
H2SO4、HNO3、H3PO4（碱和盐则是离子晶体）
(3)部分非金属单质:
X2、O2、H2、 S8、P4、C60 、稀有气体
(4)部分非金属氧化物:
组成分子晶体的分子不同，分子晶体的性质也不 同，如在溶解性上，不同的晶体存在着较大差异。 通过对实验的观察和研究，人们得出了一个经验 性的“相似相溶”结论：非极性溶质一般能溶于 非极性溶剂；极性溶质一般溶于极性溶剂。
当某些分子晶体溶于水时，若能与水分子之间 形成氢键，则溶质的溶解度会显著增大。如NH3 极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与 混溶，就是它们与水形成了分子间氢键的缘故。
复习：
1、晶体与非晶体有什么不同？ 2、什么叫晶胞？如何计算立方晶胞 中微粒的数目？ 3、氯化钠晶胞如图所示 一个晶胞中有几个Na+, 几个Cl-？
4、碘晶胞结构如图所示，问一个 碘晶中有几个碘分子？
3.2 分子晶体和原子晶体
一．分子晶体
１、定义
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。
3、分子晶体有哪些物理特性,为什么？
4.分子晶体的物理特性
由于分子间作用力很弱
分子晶体一般具有： ①较低的熔点和沸点
(有的有升华的特性： 如硫、碘、干冰、萘、蒽、苯甲酸等）
组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子 间作用力越大，其熔点越高。分子间存在氢键的分子晶 体，比组成和结构相似的其他分子晶体熔点要高。
②较小的硬度。 ③一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。
④溶解性:相似相溶
5、典型的分子晶体： 干冰与冰的区别
冰：水分子间主要以氢键结合，同时存在范德 华力。晶体中每个水分子与紧邻的四个水分子 形成氢键。由水结成冰，分子间距增大，密度 减小。
干冰： CO2的晶体 外观和硬度与水相似 熔点低得多，常压下易升华 分子中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周 围有12个紧邻分子 密度比冰的高
C－C 共价键
石墨—混合型晶体
• 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，硬度小。
• 石墨的熔沸点为什很高？
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，故熔沸点很高。
所以，石墨称为混合型晶体。
石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数个正 六边形构成，则平均每一个正六边形所占 的碳原子数为__2___C-C键的个数___3 __
CO2、SO2、NO2、 P4O6、 P4O10
(5)绝大多数有机物的晶体：
乙醇、冰醋酸、蔗糖、 苯、萘、蒽、苯甲酸等
3.分子晶体结构特征
（１）只有范德华力，无分子间氢键（每个分子 周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、 O2） －－分子密堆积
分 子 的 密 堆 积
（与每个分子距离最近的相同分子共有12个 ）
( m=ρv )
思考：
1、分子晶体是否导电？什么条件下可以导电？ 由于构成分子晶体的粒子是分子，不管是晶体或 晶体熔化成的液体，都没有带电荷的离子存在， 因此，分子晶体以及它熔化成的液体都不导电。
分子晶体溶于水时，水溶液有的能导电，如 HCl溶于水，有的不导电，如C2H5OH溶于水。
2、怎样判断分子晶体的溶解性？
(1)一些非金属单质，如B12、硅Si、金刚石C、锗。 (2)一些非金属B、Si、C的一些化合物如SiC、BN、
Si3N4、(3)一些氧化物AI2O3、 SiO2、
109º28´
共价键
Si
O
180º
109º28´
共价键
原子晶体中没有单个分子存在，化学式不能 表示分子式， 熔沸点很高，硬度很大。
干冰及其晶胞
阅读科学视野 天然气水合物 — 一种潜在的能源
笼状化合物
练习
1、下列说法正确的是 （ ） A、离子化合物中可能含有共价键 B、分子晶体中的分子内不含有共价键 C、分子晶体中一定有非极性共价键 D、分子晶体中分子一定紧密堆积
2、一个干冰晶胞含有CO2 分子 个，干冰晶体中
CO2分子之间只存在分子 间力不存在氢键，因此干
冰中CO2分子紧密堆积， 每个CO2分子周围，最近 且等距离的CO2分子数目 有 个。
三．原子晶体
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．
**构成原子晶体的粒子是原子，原子间以较强 的共价键相结合。
金 刚 石
2.原子晶体的物理特性 在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合， 而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体的 （1）熔点和沸点高（2）硬度大 （3）一般不导电（4）且难溶于一些常见的溶剂
金刚石与晶体SI的熔、沸点比较
金刚石
晶体Si
熔点/℃ 3550
1410
原子晶沸体点熔/℃沸点4高82低7 与共价键强235弱5 有关：
原子半径越短，共价键键长越短，键能
越大பைடு நூலகம்键越强，熔沸点越高。
石墨的晶体结构
分子间作用力,层间距 3.35× 10－10 m
石墨中C－C夹角 为120☉， C－C键 长为(0.142nm) 1.42×10－10 m
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 ）
（２）有分子间氢键（如：HF 、冰、NH3 ） －－不具有分子密堆积特征
分子非密堆积
分子密堆积
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
当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解
体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4 ℃时， 才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小。
重要
不同晶体类型熔沸点高低的判断：
离子晶体：离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，
熔沸点越高。
原子晶体：原子半径越小，共价键键能越大，熔沸点越高。
Si，SiO2，SiC
SiO2>SiC > Si
分子晶体：结构相似的分子，分子量越大，分子间作用力
越大，熔沸点越高。
F2，Cl2，Br2，I2
F2 < Cl2 < Br2 < I2
分子晶体中存在的微粒： 分子
粒子间的相互作用是分子间作用力
2.常见的分子晶体
(1)所有非金属氢化物：
H2O、H2S、NH3、CH4、HX
(2)几乎所有的酸：
H2SO4、HNO3、H3PO4（碱和盐则是离子晶体）
(3)部分非金属单质:
X2、O2、H2、 S8、P4、C60 、稀有气体
(4)部分非金属氧化物:
组成分子晶体的分子不同，分子晶体的性质也不 同，如在溶解性上，不同的晶体存在着较大差异。 通过对实验的观察和研究，人们得出了一个经验 性的“相似相溶”结论：非极性溶质一般能溶于 非极性溶剂；极性溶质一般溶于极性溶剂。
当某些分子晶体溶于水时，若能与水分子之间 形成氢键，则溶质的溶解度会显著增大。如NH3 极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与 混溶，就是它们与水形成了分子间氢键的缘故。
复习：
1、晶体与非晶体有什么不同？ 2、什么叫晶胞？如何计算立方晶胞 中微粒的数目？ 3、氯化钠晶胞如图所示 一个晶胞中有几个Na+, 几个Cl-？
4、碘晶胞结构如图所示，问一个 碘晶中有几个碘分子？
3.2 分子晶体和原子晶体
一．分子晶体
１、定义
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。
3、分子晶体有哪些物理特性,为什么？
4.分子晶体的物理特性
由于分子间作用力很弱
分子晶体一般具有： ①较低的熔点和沸点
(有的有升华的特性： 如硫、碘、干冰、萘、蒽、苯甲酸等）
组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子 间作用力越大，其熔点越高。分子间存在氢键的分子晶 体，比组成和结构相似的其他分子晶体熔点要高。
②较小的硬度。 ③一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。
④溶解性:相似相溶
5、典型的分子晶体： 干冰与冰的区别
冰：水分子间主要以氢键结合，同时存在范德 华力。晶体中每个水分子与紧邻的四个水分子 形成氢键。由水结成冰，分子间距增大，密度 减小。
干冰： CO2的晶体 外观和硬度与水相似 熔点低得多，常压下易升华 分子中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周 围有12个紧邻分子 密度比冰的高
C－C 共价键
石墨—混合型晶体
• 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，硬度小。
• 石墨的熔沸点为什很高？
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，故熔沸点很高。
所以，石墨称为混合型晶体。
石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数个正 六边形构成，则平均每一个正六边形所占 的碳原子数为__2___C-C键的个数___3 __
CO2、SO2、NO2、 P4O6、 P4O10
(5)绝大多数有机物的晶体：
乙醇、冰醋酸、蔗糖、 苯、萘、蒽、苯甲酸等
3.分子晶体结构特征
（１）只有范德华力，无分子间氢键（每个分子 周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、 O2） －－分子密堆积
分 子 的 密 堆 积
（与每个分子距离最近的相同分子共有12个 ）
( m=ρv )
思考：
1、分子晶体是否导电？什么条件下可以导电？ 由于构成分子晶体的粒子是分子，不管是晶体或 晶体熔化成的液体，都没有带电荷的离子存在， 因此，分子晶体以及它熔化成的液体都不导电。
分子晶体溶于水时，水溶液有的能导电，如 HCl溶于水，有的不导电，如C2H5OH溶于水。
2、怎样判断分子晶体的溶解性？