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第四節(jié) 分子間作用力 分子晶體
課時2 分子晶體
第三章 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)
授課人：
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．從微觀角度認識分子晶體的結(jié)構(gòu)特征，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析核心素養(yǎng)。能描述典型分子晶體的結(jié)構(gòu)特點。
2．能區(qū)分分子晶體和共價晶體，建立認知模型，并運用認知模型分析解決實際問題。
雪花
干冰固體
分子晶體是分子通過分子間作用力構(gòu)成的固態(tài)物質(zhì)。
以共價鍵結(jié)合的物質(zhì)，除金剛石、晶體硅、二氧化硅等空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)屬于共價晶體外，其他多數(shù)非金屬單質(zhì)（如H2、Cl2、N2等）、非金屬元素組成的無機化合物（如H2O、HCl、CO2等）以及大多數(shù)有機化合物在低溫下形成的晶體都屬于分子晶體。
一、分子晶體
一、分子晶體
分子晶體
（1）所有非金屬氫化物：
（2）部分非金屬單質(zhì):
（3）部分非金屬氧化物:
（4）幾乎所有的酸：
（5）絕大多數(shù)有機化合物的晶體：
H2S 、NH3 、 CH4、HX 等
O2 、H2 、 X2 、 P4 、 C60 、稀有氣體等
CO2 、SO2 、 NO2 、 P4O6 、 P5O10等
H2SO4 、HNO3 、 H3PO4等
乙醇、冰醋酸、蔗糖等
一、分子晶體
碘（I2） 干冰（CO2） 碳60（C60） 冰（H2O）
相互作用力
分子內(nèi)：共價鍵
分子間：分子間作用力
組成粒子：分子
分子晶體只含有分子。
一、分子晶體
干冰分子晶體的結(jié)構(gòu)模型
固態(tài)干冰是典型的分子晶體。
獨立存在的CO2分子占據(jù)著立方體的8個頂角和6個面的中心位置。
每個晶胞含幾個CO2分子？
典型的分子晶體
每個晶胞中均攤4個CO2分子,含有12個原子。
一、分子晶體
0
1
a
x
y
z
1
2
3
4
4面心+4面心+4邊角=12個分子
若分子間作用力只有范德華力,如干冰，即每個分子周圍有12個緊鄰的分子。
思考：每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2？
一、分子晶體
冰的晶體結(jié)構(gòu)
冰中的一個水分子
思考：每個H2O周圍有幾個緊密相鄰的H2O？
若分子間還含有其他作用力,如氫鍵,
則每個分子周圍緊鄰的分子要少于12個。
由于氫鍵具有方向性,使四面體中心的每個水分子與四面體頂點的4個相鄰的水分子相互吸引。
水分子之間的作用力有范德華力、氫鍵,但主要是氫鍵。
一、分子晶體
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
1、分子晶體具有較低的熔、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。
分子晶體的特性
一、分子晶體
分子晶體在固態(tài)和熔融狀態(tài)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(tài)和熔融狀態(tài)下都不能導(dǎo)電。
2、分子晶體不導(dǎo)電
分子晶體的特性
①溶于水不發(fā)生電離，不導(dǎo)電，如乙醇、蔗糖等。②溶于水時發(fā)生部分電離或完全電離，能導(dǎo)電，如CH3COOH、HCl等。③溶于水時與水發(fā)生反應(yīng)，如Cl2、CO2等。
由分子構(gòu)成的物質(zhì)有的能溶于水，溶于水時導(dǎo)電性可能有以下情況：
一、分子晶體
分子晶體熔、沸點高低的判斷方法
如含有H—F、H—O、H—N等共價鍵的分子間可以形成氫鍵，所以HF、H2O、NH3、醇、氨基酸、糖等物質(zhì)的熔點相對較高。
例如，常溫下Cl2為氣態(tài)，Br2為液態(tài)，而I2為固態(tài)，CO2為氣態(tài)，CS2為液態(tài)。
①少數(shù)含氫鍵的分子晶體，比一般的分子晶體的熔點高。
②組成和結(jié)構(gòu)相似，分子之間不含氫鍵而利用范德華力形成的分子晶體，隨著相對分子質(zhì)量的增大，物質(zhì)的熔點逐漸升高。
一、分子晶體
如熔、沸點：正戊烷＞異戊烷＞新戊烷。
③有機物中組成和結(jié)構(gòu)相似且不存在氫鍵的同分異構(gòu)體，相對分子質(zhì)量相同，一般支鏈越多，分子間的相互作用力越弱，熔、沸點越低。
分子晶體熔、沸點高低的判斷方法
一、分子晶體
影響分子晶體性質(zhì)的因素
典例解析
例1 下列有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的敘述正確的是(　　)A．水是一種非常穩(wěn)定的化合物，這是由于水中存在氫鍵B．水蒸氣、水、冰中都含氫鍵C．分子晶體中，共價鍵鍵能越大，其熔、沸點越高D．分子晶體中一定存在分子間作用力，可能有共價鍵
D
二、混合晶體
金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)模型
石墨和金剛石是碳的兩種同素異形體。
金剛石屬于共價晶體，金剛石中每個碳原子以共價鍵與緊鄰的四個碳原子形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
二、混合晶體
石墨的結(jié)構(gòu)
二、混合晶體
石墨晶體形成二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)每個碳原子以共價鍵與周圍的三個碳原子結(jié)合，層間為分子間作用力，因此石墨晶體是一種混合晶體。
二、混合晶體
石墨晶體中層內(nèi)的π鍵
碳原子有4個價電子，而每個碳原子僅用了3個價電子形成共價鍵，還有1個電子處于碳原子的2p軌道上。層內(nèi)碳原子的這些p軌道相互平行，相鄰碳原子的p軌道相互重疊，形成大π鍵。
在石墨的二維結(jié)構(gòu)平面內(nèi)，每個碳原子以C—C鍵與3個碳原子結(jié)合，形成六元環(huán)層。
二、混合晶體
石墨層內(nèi)碳原子的p軌道中的電子可在整個層內(nèi)運動，當(dāng)施加電場時，可以沿電場方向運動，因而石墨具有導(dǎo)電性。
但由于相鄰碳原子層之間相隔較遠，電子不能從一層跳躍到另一層，因此石墨的導(dǎo)電性具有一定的方向性。
石墨性質(zhì)
1、石墨具有導(dǎo)電性，具有一定的方向性。
二、混合晶體
石墨性質(zhì)
2、石墨質(zhì)軟，具有具有良好的潤滑性。
由于石墨晶體層間是以分子間作用力相結(jié)合的，在外力的作用下，石墨晶體中層與層之間發(fā)生相對滑動，很容易變形，具有良好的潤滑性。
疑難解析
例2 甲烷晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．甲烷晶胞中的球只代表1個 C原子
B．晶體中1個 CH4分子有12個緊鄰的 CH4分子
C．甲烷晶體熔化時需克服共價鍵
D．1個 CH4晶胞中含有8個 CH4分子
B
三、晶體的共性與個性
晶體都具有確定的熔點。
晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)均是由原子、離子或分子按周期性規(guī)律重復(fù)排列組成的。
晶體物質(zhì)各個部分的宏觀性質(zhì)總是相同的，例如具有相同的密度、相同的化學(xué)組成等；
晶體總能自發(fā)地形成多面體外形；
金屬晶體
離子晶體
分子晶體
共價晶體
1、晶體的共性
三、晶體的共性與個性
概念 分子間以分子作用力結(jié)合而成的晶體 晶體粒子 分子 粒子間 相互作用 分子內(nèi) 共價鍵 分子間 分子間作用力 氫鍵 物理性質(zhì) 熔點低、硬度小 典型實例 干冰晶體 與每個CO2等距且緊鄰的CO2有12個
冰 每個H2O與相鄰的4個H2O以氫鍵相連，含1 molH2O的冰中最多形成2 mol“氫鍵”
分子晶體
2、晶體的個性
三、晶體的共性與個性
概念 原子間以共價鍵結(jié)合而成的晶體 晶體粒子 原子 粒子間相互作用 共價鍵 物理性質(zhì) 熔點高、硬度大 典型實例 金剛石 每個C與周圍緊鄰的4個C結(jié)合；
晶體中最小C環(huán)由6個C構(gòu)成
SiO2 α-SiO2 有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升長鏈；沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；有手性
共價晶體
2、晶體的個性
三、晶體的共性與個性
2、晶體的個性
概念 離子間以離子鍵結(jié)合而成的晶體 晶體粒子 陰、陽離子 粒子間相互作用 離子鍵 物理性質(zhì) 熔點、硬度差異較大 典型實例 氯化鈉晶體 每個晶胞中有4個Na+和4個Cl-；每個Na+(Cl-)周圍與它最近且等距Cl-(Na+)6個；每個Na+(Cl-)周圍與它最近且等距Na+(Cl-)12個
氯化銫晶體 每個晶胞中有1個Cs+和1個Cl-；每個Cs+(Cl-)周圍與它最近且等距Cl-(Cs+)8個；每個Cs+(Cl-)周圍與它最近且等距Cs+(Cl-)6個
離子晶體
三、晶體的共性與個性
2、晶體的個性
概念 原子以金屬鍵結(jié)合而成的晶體
晶體粒子 金屬陽離子和自由電子
粒子間 相互作用 金屬鍵
物理性質(zhì) 熔點差別較大(汞常溫下為液態(tài)，鎢熔點為
3 410 ℃)；硬度差別較大；電的良導(dǎo)體
典型實例 金屬單質(zhì)和合金
金屬晶體
典例解析
例3．下面的排序不正確的是(　　)A．熔點由高到低：Na>Mg>AlB．硬度由大到小：金剛石>碳化硅>晶體硅C．晶體熔點由低到高：CF4NaCl>NaBr>NaI
A
課堂小結(jié)
分子晶體
晶體的共性與個性
不良反應(yīng)
分類
物理性質(zhì)
典型的分子晶體
晶體共性
晶體個性
混合晶體
石墨的性質(zhì)
隨堂練習(xí)
1、幾種單質(zhì)的沸點如圖所示。下列推斷正確的是(　　)
A．D可能為共價晶體，H可能為分子晶體B．G可能為離子晶體，A可能為分子晶體C．G、H一定是分子晶體，E、F一定是金屬晶體D．D可能為共價晶體，B一定是離子晶體
A
隨堂練習(xí)
2、SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4類似，對其作出如下推斷：
①SiCl4晶體是分子晶體；
②常溫、常壓下SiCl4不是氣體；
③SiCl4分子是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子；
④SiCl4熔點高于CCl4。其中正確的是(　　)A．只有① B．只有①②C．只有②③ D．①②③④
D
謝謝觀看
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