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第三章 晶體結構與性質
第二節 分子晶體與共價晶體
第1課時 分子晶體
晶體分類
舉例
構成粒子
粒子間作用
離子晶體
共價晶體
分子晶體
金屬晶體
CO2
NaCl
Cu
金剛石
分子
原子
陰、陽離子
金屬陽離子、自由電子
分子間作用力
共價鍵
離子鍵
金屬鍵
一、分子晶體
1、概念：
只含分子的晶體稱為分子晶體。
2、構成粒子及粒子間的相互作用
分子
分子間作用力
分子晶體
構成粒子：
粒子間的作用力：
分子內各原子間：
共價鍵
稀有氣體是單原子分子，無化學鍵，只有分子間作用力。
（稀有氣體除外）
所有分子晶體中是否均存在化學鍵？為什么？
3、典型的分子晶體
(1)所有非金屬氫化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX···
(2)部分非金屬單質：
X2(鹵素)、O2、H2、S8、P4、C60、稀有氣體等
(B、Si、金剛石等除外)
(3)部分非金屬氧化物：CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等
注意：SiO2 是共價晶體！
(4)幾乎所有的酸： H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等
(5)絕大多數有機物：乙醇、冰醋酸、蔗糖等
下列各組物質各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是( )
A.NH3、HD、C10H18
B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、C60、P2O5
D.CCl4、Na2S、H2O2
B
表3-2 某些分子晶體的熔點
分子晶體 氧氣 氮氣 白磷 水
熔點/℃ 218.3 210.1 44.2 0
分子晶體 硫化氫 甲烷 乙酸 尿素
熔點/℃ 85.6 182.5 16.7 132.7
結合表格和已有知識，分析分子晶體有哪些物理特性？為什么
分子晶體具有較低的熔點
4、分子晶體的物理性質
(1)熔、沸點較低，硬度小
分子晶體熔化時破壞的是分子間作用力，由于分子間作用力很弱，所以分子晶體的熔、沸點一般較低，且硬度較小。
(2)不導電
(3)溶解性遵循“相似相溶”原理
構成分子晶體的微粒都是分子，在熔融狀態下沒有產生自由移動的離子。
1、正誤判斷
(1)組成分子晶體的微粒是分子，在分子晶體中一定存在共價鍵和分子間作用力 (　　)
(2)分子晶體熔化時一定破壞范德華力，有些分子晶體還會破壞氫鍵 ( )
(3)分子晶體熔化或溶于水均不導電 (　　)
(4)分子晶體的熔、沸點越高，分子晶體中共價鍵的鍵能越大( )
(5)水分子間存在著氫鍵，故水分子較穩定(　　)
(6)H2SO4為強電解質，硫酸晶體是能導電的(　　)
(7)SiCl4晶體是分子晶體，熔點高于CCl4(　　)
×
√
×
×
×
×
√ 　　
知識回顧
熔沸點的比較：
(1)分子間作用力越強，熔沸點越高。
①組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，分子間作用力越強，熔沸點越高。
②若分子間存在氫鍵，則分子間作用力較大，熔沸點較高。
如熔沸點：I2 > Br2 > Cl2 > F2
如熔沸點：H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3
(2)相對分子質量相近時，分子極性越大，熔沸點越高。
(3)有機物的同分異構體中，支鏈數越多，熔沸點越低。
如沸點：正戊烷>異戊烷>新戊烷
如沸點：CO>N2
適用于分子晶體
2、下列性質適合于分子晶體的是（ ）
①熔點1 070 ℃，易溶于水，水溶液導電
②熔點10.31 ℃，液態不導電，水溶液導電
③能溶于CS2，熔點112.8 ℃，沸點444.6 ℃
④熔點97.81 ℃，質軟、導電，密度為0.97 g·cm－3
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
C
晶體是由內部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈周期性重復排列而構成的具有規則幾何外形的固體。
那么構成分子晶體的內部微粒——分子，是以怎樣的方式有序排列的呢？
干冰晶胞
1、每個干冰晶胞中有____個CO2分子;
2、每個CO2分子周圍等距緊鄰的CO2分子有____個。
4
流
交
與
考
思
用假想的直線將晶體中的微粒中心連接起來
x
y
z
0
1
4
3
2
干冰晶胞
1、每個干冰晶胞中有____個CO2分子;
2、每個CO2分子周圍等距緊鄰的CO2分子有____個。
4
流
交
與
考
思
用假想的直線將晶體中的微粒中心連接起來
x
y
z
干冰晶胞
1、每個干冰晶胞中有____個CO2分子;
2、每個CO2分子周圍等距緊鄰的CO2分子有____個。
4
流
交
與
考
思
用假想的直線將晶體中的微粒中心連接起來
x
y
z
干冰晶胞
1、每個干冰晶胞中有____個CO2分子;
2、每個CO2分子周圍等距緊鄰的CO2分子有____個。
4
流
交
與
考
思
用假想的直線將晶體中的微粒中心連接起來
x
y
z
12
分子密堆積
冰的結構
3、冰晶體中，每個水分子周圍有____個緊鄰的水分子；
4、和干冰晶體一樣嗎？若不一樣，可能的原因是什么？
流
交
與
考
思
1
2
3
4
4
水分子間存在氫鍵，氫鍵具有方向性，每個H2O都與4個相鄰的H2O相互吸引，構成四面體。
分子非密堆積
5、分子晶體的微粒堆積方式
密堆積 非密堆積
微粒間作用力
空間 特點
舉例
范德華力
通常每個分子周圍
最多有12個緊鄰的分子
如：C60、干冰 、I2、O2
范德華力、氫鍵
每個分子周圍緊鄰的分子數小于12
如：HF 、NH3、冰
CO2
O2
C60
冰的結構
想
想
一
1、冰晶體中1 mol H2O最多有______mol 氫鍵。
2
想
想
一
2、冬季河水結冰后，冰塊往往浮在水面，為什么冰的密度比水小呢？
由于氫鍵的方向性，使冰晶體中每個H2O與四面體頂角方向的4個相鄰H2O相互吸引，形成空隙較大的網狀體。冰融化后，分子間的空隙減小。所以冰的密度比水小，冰會浮在水面上。
想
想
一
3、為什么水在4℃時的密度最大？
T/℃ 0℃ 4℃ 20℃ 100℃
ρ/g·cm-3 0.999841 1.000000 0.998203 0.958354
當冰剛剛融化為液體水時，熱運動使冰的結構部分解體，水分子間的空隙減小，密度增大，超過4℃時，由于熱運動加劇，分子間距離加大，密度逐漸減小。
想
想
一
4、H2S和水分子結構相似，但H2S晶體中，一個H2S分子周圍有12個緊鄰分子，而冰中一個水分子周圍只有4個緊鄰分子，為什么？
H2S晶體中分子之間只有范德華力，范德華力無飽和性與方向性，能夠形成分子密堆積。因此，一個H2S分子周圍有12分緊鄰分子。
冰晶體中水分子間存在氫鍵，氫鍵具有方向性，這迫使在四面體中心的每個水分子與四面體頂角方向的四個相鄰水分子形成氫鍵。因此，冰中一個水分子周圍只有4個緊鄰分子。
科學 技術 社會
天然氣水合物——一種潛在的能源
20世紀末，科學家發現海底存在大量天然氣水合物晶體。其主要氣體成分是甲烷，稱甲烷水合物，外形像冰，在常溫常壓下會迅速分解釋放出甲烷又稱“可燃冰”。
干冰易升華
2Mg + CO2 = 2MgO + C
點燃
鎂粉在干冰中繼續燃燒，發出耀眼的白光，并有黑色物質生成
資料卡片P80
1. 下列有關分子晶體的說法一定正確的是（ ）
A.分子內均存在共價鍵
B.分子間一定存在范德華力
C.分子間一定存在氫鍵
D.其結構一定為分子密堆積
B
2、 正硼酸(H3BO3)是一種片層狀結構的白色晶體，層內的H3BO3分子通過氫鍵相連(如圖所示)。下列有關說法正確的是（ ）
A.正硼酸晶體不屬于分子晶體
B.H3BO3分子的穩定性與氫鍵有關
C.分子中硼原子最外層為8電子穩定結構
D.含1 mol H3BO3的晶體中有3 mol氫鍵
D
3、據報道，科研人員應用計算機模擬出結構類似C60的物質N60。已知：
①N60分子中每個氮原子均以N—N結合三個N原子而形成8電子穩定結構；
②N—N的鍵能為167 kJ·mol－1。
請回答下列問題：
(1)N60分子組成的晶體為____晶體，其熔、沸點比N2
____(填“高”或“低”)，原因是____________________
分子
高
N60、N2均為分子晶體，且N60的相對分子質量大，分子間作用力大，故熔、沸點高

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