3.2 分子晶体与共价晶体 ppt课件-（2019新）人教版高中化学高二选择性必修二.ppt

1、（一）定义（一）定义只含分子的晶体叫做分子晶体。只含分子的晶体叫做分子晶体。 如如I2、H2O、NH3、H3PO4、萘等在固态时都是分子晶体。、萘等在固态时都是分子晶体。 （二）分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用（二）分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用 1、所有非金属氢化物：如水、硫化氢、所有非金属氢化物：如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等。氨、氯化氢、甲烷等。 2、部分非金属单质：如卤素、部分非金属单质：如卤素(X2)、氧气、氧气(O2)、硫、硫(S)、氮、氮气气(N2)、白磷、白磷(P4)、碳、碳60(C60)、稀有气体等、稀有气体等(注意：金刚注意：金刚石、石、Si等不是分子晶体等不是分子

2、晶体)。 3、部分非金属氧化物：如、部分非金属氧化物：如CO2、P4O6、P4O10、SO2等等(SiO2不是分子晶体不是分子晶体)4、几乎所有的酸：如、几乎所有的酸：如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。等。 5、绝大多数有机物：如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。、绝大多数有机物：如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。 1、分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。部、分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。部分分子晶体易升华分分子晶体易升华(如干冰、碘、萘等如干冰、碘、萘等)。 2、分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下、分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下都不导电。有些

3、分子晶体的水溶液能导电，如都不导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。乙酸等。 3、分子晶体的溶解性一般符合、分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶相似相溶”规律，规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。极性溶剂。分子非密堆积分子非密堆积分子密堆积分子密堆积微粒间作用力微粒间作用力范德华力和氢键范德华力和氢键范德华力范德华力空间特点空间特点每个分子周围紧邻的每个分子周围紧邻的分子数小于分子数小于12,空间利空间利用率不高用率不高通常每个分子周围有通常每个分子周围有12个紧邻的分子个紧邻的分子举例举例HF、NH3、冰、冰C60

4、、干冰、干冰、I2、O21、冰（分子非密堆积形式）、冰（分子非密堆积形式）（1）冰中水分子之间的相互作用力除范德华力外还）冰中水分子之间的相互作用力除范德华力外还有氢键，冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的。有氢键，冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的。 （2）氢键的方向性）氢键的方向性1个水分子与周围个水分子与周围4个水分子相结合个水分子相结合 水分子中的水分子中的 热运动热运动加剧（3）氢键）氢键HOH较长较长分子间距离增大并在水分子中间留有空分子间距离增大并在水分子中间留有空隙隙冰的密度比液态水的小。冰的密度比液态水的小。冰的结构部分解体冰的结构部分解体水分子间水分子间分子间距离加大分子间距

5、离加大密度渐渐减小密度渐渐减小当冰刚刚融化为液态水时当冰刚刚融化为液态水时的空隙减小的空隙减小密度反而增大，超过密度反而增大，超过4时时（1）分子间作用力为范德华力）分子间作用力为范德华力（2）CO2的晶胞类型为面心立方结构的晶胞类型为面心立方结构 （3）（4）每个）每个CO2分子周围距离最近且相分子周围距离最近且相等的等的CO2分子有分子有12个个(同层、上层、下同层、上层、下层各层各4个个)。（5）无数个）无数个CO2晶胞在空间晶胞在空间“无隙并置无隙并置”形成形成CO2晶体晶体 答：冰晶体中水分子间存在氢键，由于氢键具有方向性，这迫使答：冰晶体中水分子间存在氢键，由于氢键具有方向性，这迫

6、使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子个相邻水分子形成氢键，因此，冰中一个水分子周围只有形成氢键，因此，冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子。而硫个紧邻分子。而硫化氢分子之间没有氢键，只有范德华力，范德华力无饱和性与方化氢分子之间没有氢键，只有范德华力，范德华力无饱和性与方向性，能够形成分子密堆积，因此，一个硫化氢分子周围有向性，能够形成分子密堆积，因此，一个硫化氢分子周围有12个个紧邻分子。紧邻分子。（一）定义（一）定义所有原子都以共价键相互结合形成共价键三维骨架结构所有原子都以共价键相互结合形成共价键三维骨架结构的晶体叫共价晶体的

7、晶体叫共价晶体 （二）共价晶体中的构成微粒及微粒间的作用力（二）共价晶体中的构成微粒及微粒间的作用力说明：说明： 1、共价晶体中不存在单个的分子，因此，共价晶体的化、共价晶体中不存在单个的分子，因此，共价晶体的化学式不表示其实际组成，只表示其组成的原子个数比。学式不表示其实际组成，只表示其组成的原子个数比。 2、共价晶体熔化时被破坏的作用力是共价键。、共价晶体熔化时被破坏的作用力是共价键。3、共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体不一定、共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体不一定是共价晶体。如是共价晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。等分子晶体中也含有共价键。1、某些单质，如

8、硼、某些单质，如硼(B)、硅、硅(Si)、锗、锗(Ge)、灰锡、灰锡(Sn)和金刚石等。和金刚石等。 2、某些非金属化合物，如碳化硅、某些非金属化合物，如碳化硅(SiC,俗称金刚砂俗称金刚砂)、二氧化硅二氧化硅(SiO2)、氮化硼、氮化硼(BN)、氮化硅、氮化硅(Si3N4)等。等。3、极少数金属氧化物，如刚玉、极少数金属氧化物，如刚玉(-Al2O3)等。等。1、熔点很高。共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，、熔点很高。共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，熔化时破坏共价键，需要很高的能量。如金刚石的熔点大于熔化时破坏共价键，需要很高的能量。如金刚石的熔点大于3500。结构相似的共价晶体

9、，其原子半径越小，键长越短，。结构相似的共价晶体，其原子半径越小，键长越短，键能越大，键越稳定，共价晶体的熔点越高，硬度越大。键能越大，键越稳定，共价晶体的熔点越高，硬度越大。2、硬度很大。共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，、硬度很大。共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如金刚石是天然存在的最硬的物质。如金刚石是天然存在的最硬的物质。3、一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。、一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。4、难溶于一般的溶剂。、难溶于一般的溶剂。1、金刚石、金刚石(1) 每个碳原子都采取每个碳原子都采取sp3杂化，被相邻的杂化，被相邻的4个碳原子包围，以共个碳原子包围，以共价单键对

10、称地与相邻的价单键对称地与相邻的4个碳原子结合，形成正四面体结构，被个碳原子结合，形成正四面体结构，被包围的碳原子处于正四面体的中心；正四面体向空间发展，彼此包围的碳原子处于正四面体的中心；正四面体向空间发展，彼此连接形成共价键三维骨架结构。连接形成共价键三维骨架结构。(2) 金刚石晶体中所有的金刚石晶体中所有的CC键长相等，任意两个键长相等，任意两个C-C之间的之间的夹角相等夹角相等(10928 )(3)最小碳环由最小碳环由6个个C组成且六个碳原子不在同一平面内组成且六个碳原子不在同一平面内(4)每个每个C参与参与4个个CC键的形成，每个键的形成，每个CC键被键被2个碳原子共用，个碳原子共用

11、，故故C原子数与原子数与CC键个数之比为键个数之比为1:2(5)（1）SiO2是一种典型的共价晶体。它是自然界含量最高的固态是一种典型的共价晶体。它是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，其中一种具有空间网状结构，二元氧化物，有多种结构，其中一种具有空间网状结构，1个硅个硅原子与原子与4个氧原子相连，硅原子位于正四面体的中心氧原子位于个氧原子相连，硅原子位于正四面体的中心氧原子位于正四面体的顶角，同时每个氧原子被正四面体的顶角，同时每个氧原子被2个正四面体共用，正四面个正四面体共用，正四面体内体内Si-O键的夹角为键的夹角为10928 。在晶体中，。在晶体中，Si原子和原子和O原子个数原

12、子个数比为比为1:2,因此二氧化硅的化学式为因此二氧化硅的化学式为SiO2,但但SiO2晶体中不存在晶体中不存在SiO2分子。分子。 （2）在）在SiO2晶体中，晶体中，1个个Si原子和原子和4个个O原子形成原子形成4个共价键，每个共价键，每个个Si原子周围结合原子周围结合4个个O原子；同时，每个原子；同时，每个O原子与原子与2个个Si原子相原子相结合。故结合。故SiO2晶体中晶体中Si原子和原子和O原子按个数比为原子按个数比为1:2构成立体网状构成立体网状结构结构 （3）最小的环是由）最小的环是由6个个Si原子和原子和6个个O原子组成的原子组成的12元环。元环。（4）1 mol SiO2中含

13、中含4 mol SiO键。键。 （5）最常见的）最常见的SiO2晶体是低温石英晶体是低温石英(-SiO2),低温石英包括遍低温石英包括遍布海滩河岸的黄沙、带状的石英矿脉、花岗石里的白色晶体以布海滩河岸的黄沙、带状的石英矿脉、花岗石里的白色晶体以及透明的水晶。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形及透明的水晶。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构，这一结构决定了成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性，被广泛用作压电材料，如制作石英手表。它具有手性，被广泛用作压电材料，如制作石英手表。（6）SiO2具有许多重要用途，是制造水泥、

14、玻璃、人造具有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。1.依据构成晶体的粒子和粒子间的作用力判断依据构成晶体的粒子和粒子间的作用力判断构成共价晶体的粒子是原子，粒子间的作用力是共价键；构成共价晶体的粒子是原子，粒子间的作用力是共价键；构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的作用力是分子间作用力。构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的作用力是分子间作用力。2.依据物质的分类判断依据物质的分类判断(1)常见的共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗等单质常见的共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗等单质和二氧化硅、

15、碳化硅、氮化硅、氮化硼等化合物。和二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氮化硼等化合物。(2)所有非金属氢化物、部分非金属单质所有非金属氢化物、部分非金属单质(金刚石、石墨、晶体金刚石、石墨、晶体硅等除外硅等除外)、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物都是分子晶体。机物都是分子晶体。共价晶体的熔、沸点很高，熔点一般在共价晶体的熔、沸点很高，熔点一般在1000以上；分子晶体的以上；分子晶体的熔、沸点较低。熔、沸点较低。4.根据溶解性判断根据溶解性判断共价晶体一般不溶于任何溶剂；分子晶体的溶解性遵循共价晶体一般不溶于任何溶剂；分子晶体的溶解性遵循“相似相似

16、相溶相溶”规律。规律。5.依据挥发性判断依据挥发性判断一般易挥发的物质呈固态时都属于分子晶体。一般易挥发的物质呈固态时都属于分子晶体。6.依据硬度和机械性能判断依据硬度和机械性能判断共价晶体的硬度大，分子晶体的硬度小。共价晶体的硬度大，分子晶体的硬度小。答：答：(1)在金刚石、硅和锗中，每个原子均以在金刚石、硅和锗中，每个原子均以sp3杂化轨道杂化轨道与相邻的与相邻的4个原子形成个原子形成键，整体上形成三维骨架结构，同键，整体上形成三维骨架结构，同属于共价晶体，熔点和硬度都较高。但金刚石、硅和锗的属于共价晶体，熔点和硬度都较高。但金刚石、硅和锗的结构差别在于结构差别在于C、Si、Ge原子半径依

17、次递增，原子半径依次递增，C-C、Si-Si、Ge-Ge的键长依次递增，键长越大，键能越小，所以熔点的键长依次递增，键长越大，键能越小，所以熔点和硬度依次降低。和硬度依次降低。(2)此说法不对。此说法不对。“具有共价键具有共价键”并不是判断共价晶体的唯一条件，并不是判断共价晶体的唯一条件，分子晶体除了单原子分子之外，如分子晶体除了单原子分子之外，如H2O、CO2等大多数分子中也等大多数分子中也有共价键，很多离子晶体，如有共价键，很多离子晶体，如NH4Cl、NaOH、KNO3等，在阴阳等，在阴阳离子的内部也含有共价键。共价晶体除具有共价键外，还要求形离子的内部也含有共价键。共价晶体除具有共价键外，还要求形成晶体的粒子是原子，共价晶体的微观空间里没有分子。成晶体的粒子是原子，共价晶体的微观空间里没有分子。