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观察与思考：下列两种晶体有什么共同点？碘晶体结构碘晶体结构干冰晶体结构干冰晶体结构一、分子晶体一、分子晶体1 1、概念、概念分子间以分子间作用力（范德华力，氢键）相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结合的晶体叫分子晶体（1 1）构成分子晶体的粒子是分子。）构成分子晶体的粒子是分子。（2 2）粒子间的相互作用是分子间作用力。）粒子间的相互作用是分子间作用力。（3 3）范德华力远小于化学键的作用；范德华力远小于化学键的作用；（4）分子晶体熔化破坏的是分子间作用力。）分子晶体熔化破坏的是分子间作用力。3、典型的分子晶体：、典型的分子晶体： 非金属氢化物：非金属氢化物：H H2 2O O，H H2 2S S，NHNH3 3，CHCH4 4，HXHX 酸：酸：H H2 2SOSO4 4，HNOHNO3 3，H H3 3POPO4 4 部分非金属单质部分非金属单质: :X X2 2，O O2 2，H H2 2， S S8 8，P P4 4， C C6060 部分非金属氧化物部分非金属氧化物: : COCO2 2， SOSO2 2， NONO2 2， P P4 4O O6 6， P P4 4O O1010 大多数有机物：大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖干冰的晶体结构图典型的晶体结构典型的晶体结构氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞思考：思考：1mol冰周围有冰周围有 mol氢键氢键冰中个水分子周围有个水分子形成冰中个水分子周围有个水分子形成什么空间构型？什么空间构型？24、分子晶体结构特征只有范德华力，无分子间氢键只有范德华力，无分子间氢键分子分子密堆积密堆积每个分子周围有每个分子周围有1212个紧邻的分子，如：个紧邻的分子，如：C C6060、干冰干冰 、I I2 2、O O2 2有分子间氢键有分子间氢键不具有分子密堆积特不具有分子密堆积特征征如如：HF HF 、冰、冰、NHNH3 3 分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间的作分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间的作用力。分子间作用力越大，物质熔化和汽化时用力。分子间作用力越大，物质熔化和汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。因此，比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上因此，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）的就是比较分子间作用力（包括范力和氢键）的大小大小。5、分子晶体熔、沸点高低的比较规律、分子晶体熔、沸点高低的比较规律（1）组成和结构相似的物质，相对分子质量越）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：大，范德华力越大，熔沸点越高。如：O2N2，HIHBrHCl。（2）分子量相等或相近，极性分子的范德华力）分子量相等或相近，极性分子的范德华力大，熔沸点高，如大，熔沸点高，如CON2（3）含有氢键的，熔沸点较高。如）含有氢键的，熔沸点较高。如H2OH2TeH2SeH2S，HFHCl，NH3PH3 （4）在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链）在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔沸点越低。如沸点：正戊烷数越多，熔沸点越低。如沸点：正戊烷异戊烷异戊烷新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照体一般按照“邻位邻位间位间位对位对位”的顺序的顺序。 思考思考1是不是在分子晶体中分子间只存在是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？范德华力？ 思考思考2为什么冰融化为水时为什么冰融化为水时,密度增大？密度增大？不对，分子间氢键也是一种分子间作用力，不对，分子间氢键也是一种分子间作用力，如冰中就同时存在着范德华力和氢键。如冰中就同时存在着范德华力和氢键。在冰晶体中在冰晶体中, ,每个分子周围只有每个分子周围只有4 4个紧邻的水分子个紧邻的水分子, ,由于水由于水分子之间的主要作用力是氢键分子之间的主要作用力是氢键, ,氢键跟共价键一样具有氢键跟共价键一样具有方向性方向性, ,即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的四面体顶角方向的4 4个相邻水分子相互吸引个相邻水分子相互吸引, ,这一排列使这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不变冰晶体中的水分子的空间利用率不变, ,留有相当大的空隙。留有相当大的空隙。当冰刚刚融化为液态水时当冰刚刚融化为液态水时, ,热运动使冰的结构部分解体热运动使冰的结构部分解体, ,水分子间的空隙减小水分子间的空隙减小, ,密度反而增大。密度反而增大。 CO2和和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，通过比较试判断比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。晶体是否属于分子晶体。 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，为什么为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体晶体的熔沸点很高？的熔沸点很高？18010928SiO共价键二氧化硅晶体结构示意图二原子晶体（共价晶体）二原子晶体（共价晶体）1 1、概念：、概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立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。体网状结构的晶体。 （1）构成原子晶体的粒子是原子；）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；）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。）原子晶体熔化破坏的是共价键。观察观察思考思考 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，原子晶体有何物理特性？晶体有何物理特性？2、原子晶体的物理特性、原子晶体的物理特性 在原子晶体中，由于原子间以较强的在原子晶体中，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，所以原子晶体的状结构，所以原子晶体的熔点和沸点高熔点和沸点高硬度大硬度大一般不导电一般不导电且难溶于一些常见的溶剂且难溶于一些常见的溶剂3 3、常见的原子晶体、常见的原子晶体 某些非金属单质：某些非金属单质： 金刚石（金刚石（C C）、晶体硅）、晶体硅(Si)(Si)、晶体硼（、晶体硼（B B）、晶体）、晶体锗锗(Ge(Ge) )等等 某些非金属化合物：某些非金属化合物： 碳化硅（碳化硅（SiCSiC）晶体、氮化硼（）晶体、氮化硼（BNBN）晶体）晶体 某些氧化物：某些氧化物： 二氧化硅（二氧化硅（ SiOSiO）晶体）晶体 对于原子晶体，一般来说，原子间键对于原子晶体，一般来说，原子间键长越短，键能越大，共价键越稳定，物长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高，硬度越大质的熔沸点越高，硬度越大。4、原子晶体熔、沸点比较规律、原子晶体熔、沸点比较规律10928 共价键金刚石的晶体结构示意图典型原子晶体的结构典型原子晶体的结构 思考：在金刚石晶体中，每个碳与周围思考：在金刚石晶体中，每个碳与周围多少个碳原子成键？形成怎样的空间结构？多少个碳原子成键？形成怎样的空间结构？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？在同一平面内？ 在金刚石晶体中，碳原子个数与在金刚石晶体中，碳原子个数与C-C键数之比为多少？键数之比为多少？12g金刚石金刚石C-C键数为多少键数为多少NA？典型的原子晶体典型的原子晶体金刚石的结构特征：金刚石的结构特征：在金刚石晶体里在金刚石晶体里 每个每个碳原子都采取碳原子都采取SP3杂化，被相邻的杂化，被相邻的4个碳原子包围，以个碳原子包围，以共价键跟共价键跟4个碳原子结合，形成个碳原子结合，形成正四面体正四面体，被包围的碳原子处于正，被包围的碳原子处于正四面体的四面体的中心中心。金刚石晶体中所有的金刚石晶体中所有的CC键键长相等，键角相等键键长相等，键角相等（10928）；）；晶体中晶体中最小最小的碳环由的碳环由6个碳组成的个碳组成的六元环六元环，且，且不不在同一平面内；在同一平面内；每每1个碳被个碳被 12 个六元环共有个六元环共有晶体中每个晶体中每个C形成形成( 2 )个个 CC键键 白球表示 硅原子 SiO2平面结构利用利用金刚石金刚石的结构来推断的结构来推断SiO2的空间结构的空间结构SiO2最小的环有几个原子组成？最小的环有几个原子组成？金刚石的结构12个（个（6个硅个硅 6个氧个氧）18010928SiO共价键二氧化硅晶体结构示意图SiO2的结构特征：的结构特征：在在SiO2晶体中晶体中 SiO2晶体是由晶体是由Si原子和原子和O原子按原子按1：2的比例所的比例所组成的组成的立体网状立体网状的晶体，没有单个分子的晶体，没有单个分子最小最小的环是的环是十二十二元环（元环（6个个Si和和6个个O）每每1个个Si被被 12 个十二元环共有个十二元环共有1mol SiO2中含中含4mol SiO键键分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较 晶体类型晶体类型分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体结结构构粒子间的作用力粒子间的作用力性性质质硬度硬度溶、沸点溶、沸点导电导电溶解性溶解性构成晶体粒子构成晶体粒子分子分子原子原子分子间作用力分子间作用力共价键共价键结构、性质结构、性质较小较小较大较大较低较低很高很高固态和熔融状固态和熔融状态都不导电态都不导电不导电不导电相似相溶相似相溶难溶于常见溶剂难溶于常见溶剂石石墨墨晶晶体体结结构构知识拓展石墨知识拓展石墨（1）石墨中）石墨中C原子以原子以sp2杂化；杂化；（2）石墨晶体中最小环为六元环，平均含有）石墨晶体中最小环为六元环，平均含有C 2个，个，C-C键为键为 3；（3）石墨分层，层间为范德华力，硬度）石墨分层，层间为范德华力，硬度 小，可导电小，可导电（4）石墨中）石墨中r（C-C）比金刚石中）比金刚石中r（C-C）短。）短。思考：（1 1）石墨为什么很软？）石墨为什么很软？（2 2）石墨的熔沸点为什么很高？）石墨的熔沸点为什么很高？石墨的熔点为什么高于金刚石？石墨的熔点为什么高于金刚石？（3）石墨属于哪类晶体？）石墨属于哪类晶体？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，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。容易滑动，所以石墨很软。它们都有很强的它们都有很强的C-CC-C共价键。在石墨共价键。在石墨中各层均为平面网状结构，碳原子中各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大之间存在很强的共价键（大键）键）， C-CC-C键长比金刚石的短，键的强度大，键长比金刚石的短，键的强度大，故其熔点比金刚石高。故其熔点比金刚石高。石墨为混合键型晶体。石墨为混合键型晶体。 熔点熔点（） 沸点沸点（）石墨石墨3652365248274827金刚石金刚石 35503550482748271、分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：、分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型： A、碳化铝，黄色晶体，熔点、碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态不，熔融态不 导电导电_； B、溴化铝，无色晶体，熔点、溴化铝，无色晶体，熔点98 ，熔融态不导，熔融态不导 电电_； C、五氟化钒，无色晶体，熔点、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶于乙，易溶于乙 醇、氯仿、丙酮中醇、氯仿、丙酮中_； D、物质、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导 电电_。原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体离子晶体离子晶体2. 氮化硅（氮化硅（Si3N4）是一种新型的耐高温耐磨）是一种新型的耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用途，它属于材料，在工业上有广泛用途，它属于A.原子晶体原子晶体 B. 分子晶体分子晶体 C. 金属晶体金属晶体 D. 离子晶体离子晶体 A3、碳化硅（、碳化硅（SiC）的一种晶体具有类似金刚石的结）的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中构，其中C原子和原子和S原子的位置是交替的。在下列三原子的位置是交替的。在下列三种晶体种晶体金刚石金刚石 晶体硅晶体硅 碳化硅中，它们的熔碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是点从高到低的顺序是 （ ）A. B. C. D.A4 4、单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据、单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据 金刚石金刚石晶体硅晶体硅晶体硼晶体硼熔点熔点382316832573沸点沸点510026282823硬度硬度107.09.5（1）晶体硼的晶体类型属于）晶体硼的晶体类型属于_晶体，晶体， 理由是理由是_。（2）已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面）已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有个顶点上各有1个个B原子。通过视察图形及推算，此晶原子。通过视察图形及推算，此晶体结构单元由体结构单元由_个硼原子构成。其中个硼原子构成。其中BB键的键键的键角为角为_。分析：分析：晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间，而金刚石和晶体Si均为原子晶体，B与C相邻与Si处于对角线处，则晶体硼也为原子晶体。晶体硼每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5，每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20个这样的三角形，因此，晶体B中这样的顶点（B原子）有3/520=12个。又因晶体硼中的三角形面为正三角形，所以键角为60。答案：答案：原子，晶体硼具有很高的熔沸点和很大的硬度；12，60
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