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第1課時：分子晶體
第三章 晶體結構與性質
第二節 分子晶體與共價晶體
1、知道分子晶體的結構特點，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。
2、能結合實例，說出分子晶體的粒子間相互作用與性質（熔點、硬度等）的關系。
1、分子晶體
請判斷下列固體是否屬于晶體？并說明理由？
雪花
食鹽
鉆石
玻璃
晶體
晶體
晶體
非晶體
思考：這些晶體有什么不同呢？
1、分子晶體
雪花
分子間作用力
水分子
分子晶體
食鹽
靜電作用力
鈉離子、氯離子
離子晶體
鉆石
共價鍵
碳原子
原子晶體
只含_____的晶體，或者分子間以______________結合形成的晶體叫分子晶體。
概念
分子
分子間作用力
構成微粒
分子
粒子間相互作用
分子內：共價鍵
分子間：分子間作用力
(氫鍵
范德華力)
碘
(I2)
冰
(H2O)
一、分子晶體
思考與討論
1.干冰熔化時破壞什么作用力？發生的什么變化 干冰熔化時有沒有破壞碳氧原子間共價鍵？
分子間作用力
2.推測分子晶體的熔點是高還是低？
3.分子晶體在固態和熔融狀態下是否能夠導電？
熔點低
不導電，沒有自由移動的帶電粒子
4.滑冰時，冰面上常常容易留下劃痕，這說明冰晶體的硬度較大還是較小？
硬度小
分子間作用力較弱，容易被克服
思考與討論
一、分子晶體
只含分子的晶體
1.概念：
2.構成微粒：
分子
3.相互作用力：
分子內：
分子間：
共價鍵
分子間作用力
氫鍵
范德華力
4.物理性質：
熔沸點較低
硬度較小
熔融不導電
溶解性一般符合“相似相溶”規律
分子晶體熔、沸點高低的判斷
①組成和結構相似，不含氫鍵的，M越大，范德華力越強，熔、沸點越高，I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。
②組成和結構不相似的 (M接近)，分子的極性越大，熔、沸點越高，
③含有分子間氫鍵的，熔、沸點反常升高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。
如CH3OH＞CH3CH3。
一、分子晶體
2、分子晶體的性質
5、常見的典型分子晶體
(1)所有非金屬氫化物：H2O、H2S、NH3、HCl、CH4等；
(2)部分非金屬單質：X2(鹵素單質)、O2、H2、硫S8、白磷P4、C60等；
(注意：B、Si、金剛石不是分子晶體)
(3)部分非金屬氧化物：CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等；
(注意 SiO2 不是分子晶體)
(4)幾乎所有的酸： H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等；
(5)絕大多數有機物：苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等；
一、分子晶體
（6）稀有氣體、少數鹽：AlCl3、FeCl3
在分子晶體中，分子間的作用力不同時會對分子結構產生什么影響呢？
干冰
(CO2)
冰
(H2O)
思考與討論
把晶胞中的每個CO2看成是一個質點
每個CO2周圍有多少個緊密相鄰的CO2？
1
a
x
y
z
a
距離為a
距離為？
思考與討論
3、典型的分子晶體
a、干冰晶體
每個CO2周圍有多少個緊密相鄰的CO2？
1
x
y
z
2
3
4
思考與討論
3、典型的分子晶體
a、干冰晶體
x
y
z
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12個
每個CO2周圍有多少個緊密相鄰的CO2？
思考與討論
3、典型的分子晶體
a、干冰晶體
干冰晶胞是一種面心立方結構，在立方體的頂角各有一個CO2分子，6個面的中心又各有一個CO2分子
①干冰中的CO2分子間作用力只存在 ，不存在 。
②每個晶胞中均攤 個CO2分子，12個原子
③每個CO2分子周圍等距離緊鄰的CO2分子數為 個。
3、典型的分子晶體
a、干冰晶體
面心立方最密堆積
干冰晶胞
范德華力
氫鍵
4
12
大多數分子晶體中，如果分子間的作用力只有范德華力，若以一個分子為中心，其周圍最多可以有12個緊鄰的分子，分子晶體的這一特征稱為分子密堆積。
分子密堆積
干冰晶胞
C60的晶胞
3、典型的分子晶體
只有范德華力→分子密堆積
氧（O2）的晶體結構
碳60的晶胞
分子晶體的分子周圍與其緊鄰且等距的分子都是12個？
Δ
晶胞模型
碘晶體晶胞
3、典型的分子晶體
面心立方結構達到最密堆積
分子間除了存在范德華力，還存在氫鍵，那么，這對分子晶體的結構有什么影響呢？
3、典型的分子晶體
冰晶體
晶體
非晶體
冰晶體中，每個H2O周圍有幾個緊密相鄰的H2O？和干冰晶體一樣嗎？若不一樣，可能的原因是什么？
4個，不一樣
3、典型的分子晶體
氫鍵具有方向性
迫使在四面體中心的每個水分子與四面體頂點方向的4個相鄰水分子相互吸引。
分子非密堆積
分子非密堆積
分子晶體中，如果分子間的作用力除了范德華力，還存在氫鍵，導致每個分子周圍緊鄰的分子少于12個，這一排列使得晶體的空間利用率不高，留有相當大的空隙，分子晶體的這一特征稱為分子非密堆積。
3、典型的分子晶體
冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當大的空隙，其密度比液態水的小。當冰剛剛融化為液態水時，熱運動使冰的結構部分解體，破壞了部分氫鍵，水分子間的空隙減小，密度反而增大。
為什么冰剛剛融化時，密度變大？
思考與討論
0-4℃：溫度升高，部分氫鍵斷裂，分子間隙減小
超過4℃：溫度升高，分子熱運動加快，分子距離加大
0-4℃：密度隨溫度升高而增大
超過4℃：密度隨溫度升高而減小
為什么冰剛剛融化時，密度變大？
思考與討論
一、分子晶體
分子晶體的結構特征
分子密堆積 分子非密堆積
微粒間作用力
空間特點 通常每個分子周圍 有12個緊鄰的分子 每個分子周圍緊鄰的分子數
小于12個，空間利用率不高
舉例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰
范德華力
范德華力和氫鍵
干冰
(CO2)
冰
(H2O)
思考與討論
范德華力
范德華力和氫鍵
1.硫化氫和水分子結構相似，但硫化氫晶體中，一個硫化氫分子周圍有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：分子間只有范德華力，無飽和性與方向性，形成分子密堆積。
冰：分子間存在氫鍵，具有方向性，形成分子非密堆積。
天然氣水合物—— 一種潛在的能源
許多氣體可以與水形成水合物晶體。最早發現這類水合物晶體的是19世紀初的英國化學家戴維，他發現氯可形成化學式為Cl2·8H2O的水合物晶體。20世紀末，科學家發現海底和大陸冰川或永久凍土底部存在大量天然氣水合物晶體。這種晶體的主要氣體成分是甲烷，因而又稱甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常溫常壓下會迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱“可燃冰”。
天然氣分子藏在水分子籠內
水分子籠是多種多樣的
1、下列分子晶體的熔、沸點由高到低的順序是( )
①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2
A.①②③④⑤⑥
B.③②①⑤④⑥
C.③②①④⑤⑥
D.⑥⑤④③②①
C
①組成和結構相似，不含氫鍵的，M越大，范德華力越強，熔、沸點越高，
分子的極性越大，熔、沸點越高，
極性 非極 非極
2、干冰(CO2)的晶胞結構如下圖所示。下列說法不正確的是 ( )
A．干冰晶體屬于分子晶體
B．干冰晶胞中，含有4個CO2分子
C．干冰晶體中，每個CO2周圍等距且緊鄰的CO2有6個
D．干冰晶體中CO2分子間作用力較小，常壓下易升華
C
12
面心立方最密堆積
3、如圖為干冰的晶胞結構示意圖。
(1)通過觀察分析，有____種取向不同的CO2分子。將CO2分子視作質點，設晶胞邊長為a pm，則緊鄰的兩個CO2分子的距離為____ pm。
(2)其密度ρ為___________________(1 pm＝10－10 cm)。
4

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