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第二節 分子晶体与原子晶体
第二节 分子晶体与原子晶体
问题:讨论雪花、冰糖、食盐、水晶和电木这些固体是否属于晶体?若不是,请说明理由。
电木不是晶体,属于高分子化合物,没有固定的熔沸点。
观察两种晶体的分子结构模型找出两种晶体的共同点?
干冰的晶体结构图
二氧化碳分子
将图中的CO2分子换成I2分子
即为碘晶体的结构图
结论:在碘、CO2晶体中,只含有I2分子, CO2分子,像这种只含分子的晶体称为分子晶体。
一、分子晶体
1、定义:分子间以分子间作用力相结合形成的晶体。
2、分子晶体中存在的微粒:
3、粒子间的作用力:
4、哪些晶体属于分子晶体?
5、分子晶体的特征:
分子
分子间作用力
大多数分子晶体具有如下特征:如果分子间作用力只是范德华力,若以一个分子为中心,其周围通常可以有12个紧邻的分子(同层4个,上层4个,下层4个),这一特征称为分子密堆积。(如干冰的空间结构)
干冰晶体结构示意图
由此可见,每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子。
6、分子晶体的物理性质:
低熔点、低沸点、高挥发性、硬度小、不导电性
问题探究:
1、怎样判断分子间作用力的大小?分子间作用力对分子的熔沸点有什么影响?
2、水分子的熔点为什么比H2S分子的高?氢键对物质的什么性质有影响?
3、分子晶体是否导电?什么条件下可以导电?
4、怎样判断分子晶体的溶解性?
方法指导:
1、Cn中有五边形和六边形,每个五边形占有的碳原子数为5/3个,而每个六边形占有的碳原子数为6/3个(因为每个碳原子与另3个碳原子结合)
2、由于每个孤立的碳原子周围有3个键(1个双键,2个单键),而每个键又是2个碳原子所共有,因此棱数=3n/2
3、单、双键数的求法:
单键数+双键数=总棱边数
单键数=2*双键数
4、五边形和六边形数目的求法:
设五边形为 x个,六边形为y个,则有:5x/3+2y=n
n+(x+y) - 3n/2=2(欧拉定理:
顶点数+面数-棱边数=2)
二、原子晶体
什么叫原子晶体?
原子晶体的特点?
哪些物质属于原子晶体?
原子间通过共价键结合成的具有空间网状结构的晶体。
熔沸点很高,硬度很大,难溶于一般溶剂。
某些非金属单质:B Si Ge 金刚石 等
某些非金属化合物:SiC、SiO2、 Si3N4、BN、 AlN、 Al2O3等。
典型的原子晶体:
1、金刚石(晶体硅结构与此类似)
(1)由图中观察可知:每个碳原子被相邻的4个碳原子包围,以共价键跟4个碳原子接个,形成四面体。这些四面体向空间发展,构成一个坚实的、彼此联结的空间网状晶体。每个 C-C键长相等,键角均为109。28`。
(2)晶体中最小环由____个C组成且不共面。
6
(3)石墨虽和金刚石都是由碳原子形成的单质,但石墨是一种混合型晶体----层内存在共价键,层间以分子间作用力结合,兼具有原子晶体、分子晶体的特征。
层内,每个碳原子与其他3个碳原子形成C-C键,构成正六边形,键角为120。,形成平面网状结构,因此,石墨的熔点很高;但在层与层之间以分子间作用力结合,容易滑动,因此石墨的硬度很小。
例、如右图所示,在石墨晶体的层状结构中,每一个最小的碳环完全拥有碳原子数为___,每个C完全拥有C-C数为___
石墨中C-C夹角为120☉, C-C键长为 1.42×10-10 m层间距
3.35× 10-10 m
2
3
小结:金刚石、石墨的比较
项目
金刚石
石墨
晶体形状
晶体中的键或作用力
由最少碳原子形成环的形状与个数
碳原子成键数
键的平均数
原子的平均数
每个环中
正四面体空间网状
六边形平面层状
共价键
共价键与范德华力
6个原子不同面
6个原子同面
4
3
6*1/2=3
6*1/2=3
6*1/12=1/2
6*1/3=2
利用金刚石的结构来推断SiO2的空间结构
SiO2最小的环有几个原子组成?
金刚石的结构
12个(6个硅 6个氧)
小结:
晶体类型
原子晶体
分子晶体
概念
组成微粒
作用力
熔沸点
硬度
溶解性
导电性
相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构
分子间以分子间作用力结合
原子
分子
共价键
分子间作用力
很大
较小
很大
较小
不溶于任何溶剂
部分溶于水
不导电,个别为半导体
固体和熔化状态都不导电,部分溶于水导电
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