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第三節 從微觀結構看物質的多樣性
第五章 微觀結構與物質的多樣性
授課人：
學習目標
1.以同素異形現象、同分異構現象為例,認識物質的多樣性與微觀結構有關。
2.認識物質的結構決定物質的性質,性質的特點體現了結構的特點。
3.利用結構模型,研究物質的微觀結構。
碳元素形成的單質不僅有金剛石、石墨，還有富勒烯（包括C60、C70和單層或多層的納米碳管）等。
同一種元素能夠形成幾種不同的單質，這種現象稱為同素異形現象。
這些單質之間互稱為該元素的同素異形體。
一、同素異形現象
一、同素異形現象
金剛石和石墨晶體中碳原子的成鍵方式和排列方式均不同。
金剛石晶體中每個碳原子與相鄰的4個碳原子以共價鍵結合，形成空間網狀結構。
大
無色透明, 有光澤,硬度大。
做裝飾品,切割玻璃、花崗巖,做石油勘探的鉆頭等。
一、同素異形現象
而石墨晶體為層狀結構，層內碳原子間以共價鍵結合，每一層內碳原子排列成平面六邊形，一個個六邊形排列成平面網狀結構，層間存在分子間作用力。
金剛石和石墨晶體中碳原子的成鍵方式和排列方式均不同。
灰黑色,質地較軟, 能導電
可做潤滑劑和電極等
石墨烯，是一種由碳原子構成的二維層狀的碳材料，是目前最理想的納米材料之一，是構成其他石墨材料的基本單元。它具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有廣泛的應用前景。
具有優異的光學、電學、力學特性
在材料學、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有廣泛的應用前景。
一、同素異形現象
C60是由60個碳原子形成的封閉籠狀分子，形似足球，人們又稱它為“足球烯”。
一、同素異形現象
一、同素異形現象
氧氣
氧元素
無色無味氣體
臭氧
淡藍色氣體,有魚腥味,
氧化性極強　
3O2 2O3
一、同素異形現象
白磷
磷元素
紅磷
蠟狀固體,有劇毒,在空氣中能自燃,應保存在冷水中
紅棕色固體,在空氣中能穩定存在,在加熱或點燃時也能燃燒
疑難解析
例1.下列敘述正確的是(　　)
A.由碳元素的單質組成的物質一定是純凈物
B.金剛石和石墨具有相似的化學性質
C.金剛石轉化為石墨,有單質生成,該反應屬于氧化還原反應
D.C60是新發現的一種碳的化合物
B
二、同分異構現象
結構不同，結構決定性質
化合物具有相同的分子式，但具有不同結構的現象，稱為同分異構現象。
分子式相同而結構不同的化合物互稱為同分異構體。
存在：在有機化合物中普遍存在，是有機化合物種類繁多的原因之一。
二、同分異構現象
二、同分異構現象
同素異形體 同分異構體 同位素
相同點
不同點
研究對象
同一種元素組成
結構不同
分子式相同
分子結構不同
質子數相同的同種元素
中子數不同
單質
化合物
原子
O2
O3
白磷
紅磷
C4H10
11H 12H 13H
二、同分異構現象
疑難解析
例2.下列物質之間的相互關系錯誤的是(　　)
A.CH3—CH2—NO2和H2N—CH2—COOH互為同分異構體
B.O2和O3互為同素異形體
C.H和T互為同位素
D.冰和干冰為同一種物質
D
三、晶體與非晶體
常見的固態物質一般可分為晶體和非晶體。
晶體具有規則的幾何外形，用X射線進行衍射實驗時發現，在晶體內部，構成晶體的微粒在空間呈有規則的重復排列。晶體規則的幾何外形是其內部構成微粒有規則排列的結果。
氯化鈉、金剛石、干冰等物質屬于晶體。石蠟、玻璃、橡膠等物質屬于非晶體，它們沒有固定的熔點，一般也不具備規則的幾何外形。
三、晶體與非晶體
由陰、陽離子按一定方式有規則地排列形成的晶體。
離子晶體
在食鹽晶體中，帶正電的鈉離子與帶負電的氯離子相互作用，形成了如圖所示的立方體結構。
三、晶體與非晶體
分子晶體是分子之間依靠分子間作用力按一定規則排列形成的。
分子晶體
干冰等由分子構成的物質所形成的晶體屬于分子晶體體結構。
三、晶體與非晶體
金剛石晶體中每個碳原子與相鄰的四個碳原子也以共價鍵結合，形成空間網狀結構。
共價晶體
在石英晶體中，硅原子和相鄰的氧原子以共價鍵結合。
每個硅原子和相鄰的四個氧原子結合，每個氧原子和相鄰的兩個硅原子結合，向空間伸展，形成彼此連接的空間網狀結構，因此石英晶體中不存在單個分子。
三、晶體與非晶體
金屬晶體
金屬晶體有共同的物理特性，如有金屬光澤、能導電和傳熱、有延展性等。
三、晶體與非晶體
例3.下列各晶體含有的化學鍵類型相同且晶體類型也相同的一組是 (　　)
A.SiO2和SO2 B.SiO2和NaCl
C.NaCl和HCl D.CCl4和CH4
D
疑難解析
例4.自然界中的CaF2又稱螢石,是一種難溶于水的固體,屬于典型的離子晶體。下列一定能說明CaF2是離子晶體的實驗是(　　)
A.CaF2難溶于水,其水溶液的導電性極弱
B.CaF2的熔、沸點較高,硬度較大
C.CaF2固體不導電,但在熔融狀態下可以導電
D.CaF2在有機溶劑(如苯)中的溶解度極小
C
課堂小結
同素異形現象
晶體與非晶體
不良反應
同素異形現象
同素異形體
離子晶體
分子晶體
共價晶體
金屬晶體
同分異構現象
同分異構現象
同分異構體
隨堂練習
1.下列各組物質:① K和 Ca?、?和 ?、?2C和14C
④ 和 　⑤石墨和C60　
⑥NH4CNO和CO(NH2)2 ⑦T和D
⑧ 和 　⑨氯氣和液氯
(1)互為同位素的是 　　　　 (填序號,下同)。(2)互為同素異形體的是 　　　　 。
(3)互為同分異構體的是 　　　　 。 (4)屬于同一種物質的是 　　　　 。
③⑦
⑤
②⑥⑧
④⑨
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