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(共44張PPT)
第2課 分子晶體、混合型晶體
高中化學 高二年級
1
分子晶體————浪漫唯美晶瑩剔透之雪花晶體
雪花
分子晶體：是分子之間通過分子間作用力結合，
從而在三維空間呈有序排列形成的。
2.組成微粒：
分子
3.分子間作用力：
相鄰分子間靠范德華力或氫鍵相互吸引
1.定義：
由分子間力凝聚而形成的晶體叫做分子晶體
一、分子晶體
分子內原子間以_______結合
氣化或熔化時破壞的作用力：
分子間作用力
共價鍵
（5）絕大多數有機物的晶體：
（1）所有非金屬氫化物：
（2）部分非金屬單質:
（3）部分非金屬氧化物:
（4）幾乎所有的酸：
H2O，H2S，NH3，CH4，HX等
X2，O2，H2， S8，P4，C60 ，稀有氣體等
CO2， SO2， NO2，P4O6， P4O10等
乙醇，冰醋酸，苯甲酸 蔗糖等
H2SO4，HNO3，H3PO4
4.典型的分子晶體：
一、分子晶體
只要存在小分子，其固體就是分子晶體。
喜劇變慘?。? 只因30公斤干冰！
干冰常被大家用來制造煙霧繚繞、宛如仙境的浪漫效果，
但其實，它也蘊含著殺機，發生恐怖意外。
近日，俄羅斯某網紅的丈夫將30公斤干冰倒入浴池中慶生，
導致自己及兩名客人窒息死亡，
另有多人凍傷。

干冰大量吸熱升華,變成高濃度CO2氣體
神奇之“冰”—“干冰”
干冰的溫度很低，它急劇升華的時候，會使周圍的空氣溫度迅速降低，空氣里的水蒸氣就會凝結成霧。利用干冰的這個特點，拍電影的時候，在周圍撒點干冰，就可以造成云霧繚繞的景象。
在必要的情況下，從飛機上往云朵里撒干冰，還可以進行人工降雨?，F在很多在運送食品的過程中有時候也會使用干冰來降溫，干冰的用途還是很多的，雖然它看起來只是由二氧化碳組成，但是也不能小看它哦！
二、典型分子晶體結構
（3）CO2分子之間的作用力 。
1.干冰的晶胞結構
（1）晶胞為面心立方體
8個頂點和6個面心上各有一個CO2分子
8×1/8+6×1/2=4
（2）每個晶胞含二氧化碳分子的個數為 。
二、典型分子晶體結構
(4)若晶胞邊長為a cm,則晶胞密度為
（5）與每個二氧化碳分子等距離且最近的二氧化碳分子有 。
1.干冰的晶胞結構
2.碘晶體的晶胞
二、典型分子晶體結構
答案
(1)碘晶體的晶胞是一個長方體，在它的 各有1個I2分子，每個晶胞中有___個I2分子。
(2)I2分子之間以 結合。
每個頂點和面心上
4
范德華力
二、典型分子晶體結構
2.碘晶體的晶胞
分子的密堆積
每個碘分子周圍有 個緊鄰的碘分子
干冰的晶體結構圖
12
I2的晶體結構圖
二、典型分子晶體結構
神奇之“冰”—由水構成的“冰”
冰的結構
氫鍵具有飽和性
氫鍵具有方向性
分子的非密堆積
3.冰的晶體結構
冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞類似（每個球表示一個水分子）
二、典型分子晶體結構
分子間作用力主要為氫鍵
------不具有分子密堆積特征
冰中1個水分子周圍有4個水分子
(1)水分子之間的主要作用力是 ，當然也存在 。
(2) 有方向性，它的存在迫使在 的每個水分子與_____________方向的 個相鄰水分子互相吸引。
氫鍵
范德華力
四面體中心
四面體
頂角
氫鍵
4
思考：1mol冰周圍有 mol氫鍵
3.冰的晶體結構
（4）與每個水分子等距離且最近的水分子有 個。
（3）每個冰晶胞平均占有____個水分子，
（5）假如冰晶胞邊長為a cm，則冰的密度是_________ g·cm-3
4+8×1/8+6×1/2=8
144/(a3.NA)
4
3.冰的晶體結構
總結：分子晶體結構特征
（1）有分子間氫鍵—分子非密堆積
氫鍵具有方向性和飽和性,使晶體中的空間利率不高,留有相當大的空隙。 如：HF 、NH3、冰（每個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子）。
（2）只有范德華力，無分子間氫鍵－分子密堆積
分子密堆積– 通常每個分子周圍有12個緊鄰的分子。
如：C60、干冰 、I2 O2
大多數分子晶體的結構特點：
分子的密堆積
通常每個分子周圍有 個緊鄰的分子
氧（O2）的晶體結構
C60的晶胞
12
（3）分子晶體中存在單個分子，化學式就是分子式
C60分子
神奇之“冰”—“可燃冰”
石油級別的寶藏
三、其它分子晶體
可燃冰資源儲量豐富，其廣泛分布于全球大洋海域，甲烷含量是天然氣資源量的60倍，估算其資源量相當于全球已探明傳統化石燃料碳總量的兩倍。
天然氣水合物晶體，又稱可燃冰，屬于分子晶體。
理想的甲烷水合物的化學式為8CH4 · 46H2O。
天然氣分子藏在水分子籠內
水分子籠是多種多樣的
氣體分子
水分子
如圖為甲烷晶體的晶胞，根據圖形回答：
(1)每個晶胞中有________個甲烷分子。
(2)此晶體在常溫、常壓下不能存在的原因是:
4
甲烷晶體為分子晶體，甲烷分子間靠分子間作用力結合，故而分子晶體熔、沸點在常壓下很低，且甲烷的相對分子質量很小，分子間作用力很小，故在常溫、常壓下甲烷以氣體形式存在而不能形成晶體!
單質硫有多種同素異形體，其中最常見的是斜方硫和單斜硫。
斜方硫亦稱為菱形硫或α-硫，單斜硫又叫β-硫。斜方硫在368.4K以下穩定，單斜硫在368.4K以上穩定。368.4K是這兩種變體的轉變溫度，在這個溫度時這兩種變體處于平衡狀態：
硫黃晶體
單質硫
斜方硫和單斜硫都易溶于CS2中，都是由S8環狀分子(皇冠構型)組成的，在這個環狀分子中，每個S原子采取sp3雜化態，與另外兩個硫原子形成共價單鍵相聯結。在此構型中鍵長是206pm，內鍵角為108°，兩個面之間的夾角為98°。
硫在熔化時，S8環狀分子破裂
并發生聚合作用，形成很長的硫鏈。
一個白磷分子中有
______個共價鍵，
有_____ 對共用電子對，白磷的分子式為______
6
6
P4
紅磷
P
甲烷分子鍵角109°28'
磷的同素異形體的
分子結構模型
三、分子晶體的物理性質
（1）性質：
分子晶體熔沸點低、硬度小、易升華，固體和熔融狀態不導電，有些在水溶液中能導電，溶解度相似相溶原理。
（2）本質原因： 分子間作用力很弱。
（3）熔沸點的比較：
①分子間作用力越大,物質的熔、沸點越高；具有氫鍵的分子晶體，熔、沸點反常的高。
如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。
②不含氫鍵且組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，熔、沸點越高。
如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，其熔、沸點越高。
如CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3。
④同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低。如CH3CH2CH2CH3 ＞ CH3CH(CH3)CH3.
---分子間作用力強弱
四、石墨晶體——混合型晶體
實驗測定，石墨的熔點高達3850℃，高于金剛石的熔點，這說明石墨晶體具有原子晶體的特點；但是，石墨很軟并且能導電，是非常好的潤滑劑，這說明它又不同于原子晶體。那么石墨究竟屬于哪種類型的晶體呢？
聯想.質疑
四、石墨晶體——混合型晶體
石墨的晶體結構圖
鍵角： 1200，
鍵長： 1.42×10－10 m
層間距：3.35×10－10 m
空間結構俯視圖
石墨層狀結構中，平均每個正六邊形占有的
C原子數 ;C—C鍵數
小結：金剛石、石墨的比較
項目 金剛石 石墨
晶體形狀
晶體中的鍵或作用力
由最少碳原子形成環的形狀與個數
碳原子成鍵數
　　　 　　 鍵的平均數
原子的平均數
每個環中
正四面體空間網狀
六邊形平面層狀
共價鍵
共價鍵與范德華力
６個原子不同面
６個原子同面
４
３
6*1/6=1
6*1/2=3
6*1/12=1/2
6*1/3=2
只有范德華力，無分子間氫鍵－分子密堆積
有分子間氫鍵－不具有分子密堆積特征如冰等 。
課時小結
分子晶體
由分子構成
分子間作用力
低熔點、升華、硬度很小等
結構特征
特點
一、四種晶體類型的比較
總結提升
1.四種晶體類型的結構與性質
　　類型 項目　　 離子晶體 共價 晶體 分子 晶體 金屬
晶體
構成晶體的粒子 陰、陽離子 原子 分子 金屬陽離子和自由電子
粒子間的作用 離子鍵 共價鍵 分子間作用力 (范德華力或氫鍵) 金屬離子和自由電子之間的強烈相互作用
溶解性 多數易溶 一般不溶 相似相溶 一般不溶于水，少數與水反應
機械加工性 不良 不良 不良 優良
延展性 差 差 差 優良
確定作用力強弱的一般判斷方法 晶格能 鍵長(原子半徑) 組成結構相似時，比較相對分子質量 離子半徑、價電子數
熔、沸點 較高 很高 較低 差別較大(汞常溫下為液態，鎢熔點為3 410 ℃)
硬度 略硬而脆 很大 較小 差別較大
導電性 不良導體(熔化后或溶于水導電) 不良導體(個別為半導體) 不良導體(部分溶于水發生電離后導電) 良導體
　　類型 項目　　 離子晶體 共價 晶體 分子 晶體 金屬
晶體
2.晶體類型的判斷方法
(1)依據組成晶體的微粒和微粒間的相互作用判斷
共價晶體：原子→共價鍵；
分子晶體：分子→分子間作用力；
離子晶體：離子→離子鍵；
金屬晶體：金屬陽離子和自由電子→金屬鍵。
總結提升：晶體類型的判斷
(2)依據物質的分類判斷
①常見的共價晶體單質有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見的原子晶體化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等；
②分子晶體：大多數非金屬單質(除金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼外)、氣態氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、酸、絕大多數有機物(除有機鹽外)；
③離子晶體：金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強堿(如NaOH、KOH等)和絕大多數的鹽類；
④金屬晶體：金屬單質與合金。
(3)依據晶體的熔點判斷
①離子晶體的熔點較高，常在數百至1 000余度；
②共價晶體熔點很高，常在1 000度至幾千度；
③分子晶體熔點低，常在數百度以下至很低溫度；
④金屬晶體多數熔點高，但也有少數熔點很低。
(4)依據導電性判斷
①共價晶體：一般不導電；
②分子晶體：
若不是電解質：固態、液態不導電、溶于水(不反應)
不導電
若是電解質：固態、液態不導電，溶于水導電
③離子晶體：固態不導電，熔融或溶于水導電；
④金屬晶體：固態或熔融均導電。
(5)依據硬度和機械性能判斷
共價晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆；離子晶體硬度較大或較硬、脆；金屬晶體多數硬度大，但也有較低的，且具有延展性。
總結提升：比較晶體的熔點沸點
3.晶體熔、沸點的比較
(1)不同類型晶體熔、沸點的比較：
①不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規律：
___________>___________>___________。
②金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點
很高，汞、銫等熔、沸點很低。

　分子晶體
共價晶體
　離子晶體
(2)同種晶體類型熔、沸點的比較：
如熔點：金剛石____碳化硅____硅。
小
短
大　
高
>
>
①共價晶體：
a．一般地說，陰、陽離子的電荷數越____，離子半徑越
____，則離子間的作用力就越____，其離子晶體的熔、
沸點就越____，
如熔點：MgO____MgCl2____NaCl____CsCl。
b．衡量離子晶體穩定性的物理量是晶格能。晶格能越____，
形成的離子晶體越____，熔點越____，硬度越____。

②離子晶體：
多
小
強
高
>
>
>
大
穩定
高
大
a．分子間作用力越____，物質的熔、沸點越____；具有
氫鍵的分子晶體熔、沸點反常地____。
如H2O____H2Te____H2Se____H2S。
b．組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越____，
熔、沸點越____，如SnH4____GeH4____SiH4____CH4。
③分子晶體：
大
高
高
大
高
>
>
>
>
>
>
c．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，
其熔、沸點越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。
d．同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低。
金屬離子半徑越小，離子電荷數越多，其金屬鍵越強，金屬熔、
沸點就越高，如熔、沸點：Na④金屬晶體：
解析答案
例1 下表列舉了幾種物質的性質，據此判斷屬于分子晶體的是________。
物質 性質
X 熔點為10.31 ℃，液態不導電，水溶液導電
Y 易溶于CCl4，熔點為11.2 ℃，沸點為44.8 ℃
Z 常溫下為氣態，極易溶于水，溶液pH>7
W 常溫下為固體，加熱變為紫紅色蒸氣，遇冷變為紫黑色固體
M 熔點為1 170 ℃，易溶于水，水溶液導電
N 熔點為97.81 ℃，質軟，導電，密度為0.97 g·cm－3
答案　X、Y、Z、W
例2. 碳元素的單質有多種形式，下圖依次是C60、石墨和金剛石的結構圖：
回答下列問題：
(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質形式，它們互為____________。
同素異形體
(2)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為_____、_______。
(3)C60屬于________晶體，石墨屬于________晶體。
(4)石墨晶體中，層內C—C鍵的鍵長為142 pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長為154 pm。其原因是金剛石中只存在C—C間的_____共價鍵，而石墨層內的C—C間不僅存在_____共價鍵，還有____鍵。
混合型
1．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、C10H8 B．PCl3、CO2、H2SO4
C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2
B
2．下列各物質的固體，屬于分子晶體且分子內只含極性鍵的是 (　　)
A．CO2 B．O2 C．NH4 Br D．Ar
A
隨堂小練習

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