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第三章 晶體的結構與性質
第二節 分子晶體與共價晶體 課時1
1.知道分子晶體的結構特點；
2.能借助分子晶體模型說明分子晶體中的粒子及粒子間的相互作用，
以及范德華力與氫鍵對分子晶體結構與性質的影響。
構成它們的基本粒子是什么？粒子之間靠什么作用力結合
觀察與思考
組成粒子：分子
相互作用
分子內：共價鍵
分子間：分子間作用力
碘（I2）
干冰（CO2）
碳60（C60）
冰（H2O）
1.概念：只含有分子的晶體叫做分子晶體。
一、分子晶體
所有
非金屬氫化物
H2O、NH3、CH4
部分
非金屬單質
X2、O2、 C60
部分
非金屬氧化物
CO2、 SO2、 P4O6
幾乎所有的酸
H2SO4、HNO3
絕大多數
有機物
乙醇、蔗糖
2.典型的分子晶體：
大部分非金屬單質和共價化合物都是分子晶體，少數是共價晶體（金剛石、Si、SiC、二氧化硅、Si3N4、BN、GaAs等）或混合型晶體（石墨）。
[練一練]下列屬于分子晶體的一組物質是（ ）
A. CaO、NO、CO
B. CCl4、H2O2、He
C. CO2、SO2、NaCl
D. CH4、O2、Na2O
B
3.分子晶體的特性
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 16.6 132.7
某些分子晶體的熔點
分子晶體有哪些物理特性，為什么？
3.分子晶體的特性
(1)具有較低的熔、沸點和較小的硬度
分子晶體熔化時要破壞分子間作用力，由于分子間作用力很弱，所以分子晶體的熔、沸點一般較低，部分分子晶體易升華(如干冰、碘、紅磷、萘等)，且硬度較小。
(2)一般不導電
分子晶體在固態和熔融狀態下均不存在自由移動的離子或自由電子，因而分子晶體在固態和熔融狀態下都不能導電。有些分子晶體的水溶液能導電，如HI、乙酸等。
(3)溶解性與溶質、溶劑的分子的極性相關——相似相溶
分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”規律，即極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑。如：H2O是極性溶劑，SO2、H2S、HBr等都是極性分子，它們在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非極性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非極性溶劑，則Br2、I2等非極性分子易溶于其中，而水則不溶于苯和CCl4中。
[練一練]下列屬于分子晶體的性質的是（ ）
A. 熔點1070℃，易溶于水，水溶液能導電
B. 能溶于CS2，熔點112.8 ℃ ，沸點444.6 ℃
C. 熔點1400 ℃ ，可做半導體材料，難溶于水
D. 熔點97.81 ℃ ，質軟，導電，密度0.97g/cm－3
B
（1）依據物質的類別判斷
組成分子晶體的粒子是分子，粒子間作用是分子間作用力。
分子晶體的硬度小，熔、沸點低，在熔融狀態或固體時均不導電
部分非金屬單質、所有非金屬氫化物、部分非金屬氧化物、幾乎所有的酸、絕大多數有機物的晶體都是分子晶體。
（2）依據組成晶體的粒子及粒子間作用判斷
（3）依據物質的性質判斷
思考與討論
如何判斷某晶體物質是否為分子晶體呢？
二、分子晶體的結構特征
1.密堆積
只有范德華力，無分子間氫鍵——分子密堆積。這類晶體每個分子周圍一般有12個緊鄰的分子，如：C60、干冰 、I2。
（1）干冰的晶體結構
二氧化碳分子的位置：
8×1/8+6×1/2=4
12個
每個晶胞含二氧化碳分子的個數
與每個二氧化碳分子等距離且最近的二氧化碳分子有多少個？
在晶體中截取一個最小的正方體，正方體的八個頂點都落到CO2分子的中心，在這個正方體的每個面心上還有一個CO2分子。
x
y
z
與每個二氧化碳分子等距離且最近的二氧化碳分子有多少個？
x
y
z
1
2
3
4
x
y
z
x
y
z
x
y
z
12個
為什么干冰、C60等分子晶體都是密堆積？所有分子晶體都是密堆積嗎？
分子間作用力包括：
①范德華力 無方向性和飽和性
② 氫鍵 具有方向性和飽和性
干冰中的CO2分子間只存在范德華力，不存在氫鍵。
非密堆積
有分子間氫鍵——氫鍵具有方向性,使晶體中的空間利率不高,留有相當大的空隙，這種晶體不具有分子密堆積特征。
2.非密堆積
冰中1個水分子周圍有4個水分子
氫鍵的形成條件：①部分裸露的氫原子核
②孤電子對
存在氫鍵的物質：凡是含有N-H O-H F-H的物質
如：NH3 、 H2O 、HF、醇、酚、羧酸、氨基酸
冰的晶體結構
思考與討論
Ⅰ.為什么冰剛剛融化時，密度變大，4 ℃后密度又變小？
融化的冰
氫鍵的存在迫使在四面體中心的水分子與四面體頂角方向的4個相鄰水分子相互吸引，這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當大的空隙，其密度比液態水小。當冰剛剛融化為液態水時，熱運動使冰的結構部分解體，水分子間的空隙減小，密度反而增大。超過4℃時，由于熱運動加劇，分子間距離加大，密度逐漸減小，所以4℃時水的密度最大。
思考與討論
Ⅱ.為什么干冰的熔點比冰低而密度卻比冰大
冰：非密堆積
干冰：密堆積
Ⅲ.干冰升華過程中破壞共價鍵嗎
干冰升華過程中只破壞范德華力,不破壞共價鍵。
①水存在分子間氫鍵，CO2之間只存在范德華力，干冰的熔沸點比冰低。干冰常壓下極易升華。而且，干冰在工業上廣泛用作制冷劑。
②干冰中的CO2之間只存在范德華力，一個分子周圍有12個緊鄰分子，密度比冰的高。
三、分子晶體熔沸點的比較
①若分子間有氫鍵,則分子間作用力比結構相似的同類晶體大,故熔、沸點較高。如HF>HI;NH3>PH3;H2O>H2Te。
②組成和結構相似的分子晶體,一般相對分子質量越大,范德華力越大,熔、沸點越高。如I2>Br2>Cl2>F2;SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
③組成和結構不相似的物質(相對分子質量接近),分子的極性越大,范德華力越大,熔、沸點越高。如CO>N2。
④同類別的同分異構體,支鏈越多,熔、沸點越低。如正戊烷>異戊烷>新戊烷。
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”。
1．下列有關冰和干冰的敘述不正確的是(　　)
A．干冰和冰都是由分子密堆積形成的晶體
B．冰晶體中每個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子
C．干冰比冰的熔點低得多，常壓下易升華
D．干冰中只存在范德華力不存在氫鍵，一個分子周圍有12個緊鄰的分子
A
[練一練]
2．下列有關分子晶體的說法中一定正確的是(　　)
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　
3．HF分子晶體、NH3分子晶體與冰的結構極為相似，在HF分子晶體中，
與F原子距離最近的HF分子有(　　)
A．3個　　　B．4個　　　C．5個　　　D．12個
B　
4．下列物質按熔、沸點由高到低順序排列，正確的一組是(　　)
A．HF、HCl、HBr、HI
B．F2、Cl2、Br2、I2
C．H2O、H2S、H2Se、H2Te
D．CI4、CBr4、CCl4、CF4
D
5.下列各組物質各自形成的晶體中,均屬于分子晶體的化合物是(　　)
A.NH3、HD、C8H10 B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、SO3、C60 D.CCl4、Na2S、H2O2
B
6．(1)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5，該化合物熔點為253 K，沸點為376 K，其固體屬于________晶體。
(2)F2與其他鹵素單質反應可以形成鹵素互化物，如ClF3、BrF3，常溫下它們都是易揮發的液體。ClF3的熔、沸點比BrF3的________(填“高”或“低”)。
分子
低
(3)比較下列化合物熔、沸點的高低(填“>”或“<”)。
①CO2________SO2　②NH3________PH3　③O3________O2　
④Ne________Ar　⑤CH3CH2OH________CH3OH　⑥CO________N2
(4)已知AlCl3的熔點為190 ℃(2.0×105 Pa)，但它在180 ℃即開始升華。請回答：①AlCl3固體是________晶體。②設計一個實驗，判斷AlCl3是離子化合物還是共價化合物。 _______________________________________________________。
在熔融狀態下，試驗其是否導電，若不導電是共價化合物，若導電是離子化合物
分子
<
>
>
<
>
>
分子晶體
定義
典型的分子晶體
分子晶體的特性
判斷分子晶體
結構特征
熔沸點的比較
密堆積
非密堆積

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