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选修3《分子晶体与原子晶体》

时间:2018-06-14


2 分子晶体和原子晶体

制作:田俊良

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 . 碘晶体结构

分子晶体有哪些物理特性,为什么?

2.分子晶体的物理特性
由于分子间作用力很弱,所以分子晶体一 般具有: ①较低的熔点和沸点 ②较小的硬度。 ③一般都是绝缘体,熔融状态也不导电。

3.典型的分子晶体
? (1)非金属氢化物: H2O,H2S,NH3,CH4,HX ? (2)酸: H2SO4,HNO3,H3PO4 ? (3)部分非金属单质: X2,O2,H2, S8,P4, C60 ? (4)部分非金属氧化物: CO2, SO2, NO2, P4O6, P4O10 ? (5)大多数有机物: 乙醇,冰醋酸,蔗 糖

4.晶体分子结构特征
? (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) ? (2)有分子间氢键-不具有分子密堆积特征 (如:HF 、冰、NH3 )

分子的密堆积

(与每个分子距离最近的相同分子分子共有12个 )

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 )

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

笼装化合物

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(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. **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

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
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

3.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)晶体、氮化硼(BN)晶体 ? 某些氧化物: 二氧化硅( SiO2)晶体、Al2O3

109? 28?

共价键

Si O
109? 28?

180?

共价键

交流与研讨 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?

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。

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。


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