1、高三化学第一章第一章 晶体类型与性质晶体类型与性质全日制普通高级中学教科书（试验修订本选修）人民教育出版社化学室 编著（2002年印刷）晶体的类型与性质晶体的类型与性质 在日常生活中，我们接触和使用到许多在日常生活中，我们接触和使用到许多固态物质，在这些固态物质中，有许多是晶固态物质，在这些固态物质中，有许多是晶体。例如，自然界中纷飞的雪花、晶莹透亮体。例如，自然界中纷飞的雪花、晶莹透亮的水晶，调味用的食盐、味精，以及常作甜的水晶，调味用的食盐、味精，以及常作甜味剂的冰糖，等等。这些物质虽然都以晶体味剂的冰糖，等等。这些物质虽然都以晶体形式存在，但它们的晶体类型和性质却并不形式存在，但它们的晶
2、体类型和性质却并不相同。相同。晶体的分类 在晶体里，构成晶体的粒子（如分子、原子、在晶体里，构成晶体的粒子（如分子、原子、离子等）是有规则排列的，根据构成晶体的粒离子等）是有规则排列的，根据构成晶体的粒子种类及粒子之间的相互作用不同，可将晶体子种类及粒子之间的相互作用不同，可将晶体分为若干类型。分为若干类型。晶体的类型晶体的类型离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体研究晶体的类型与性质之间的关系，对于我们研究晶体的类型与性质之间的关系，对于我们认识物质，以及制造新物质都很有意义。认识物质，以及制造新物质都很有意义。美丽的晶体萘晶体显微结构硝酸钾晶体单晶硅重铬酸钾晶体明
3、矾晶体第一节 离子晶体、分子晶体和原子晶体 我们知道，NaCl是离子化合物，在NaCl中，Na+和Cl-是以离子键相结合的。在化合物中，像NaCl这样以离子键相结合的离子化合物还有很多，如CaF2、KNO3、CsCl、Na2O等，它们在室温下都以晶体形式存在。像这样离子间通过像这样离子间通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体离子键结合而成的晶体叫做离子晶体。一、离子晶体一、离子晶体离子晶体的结构 在离子晶体中，阴、阳离子是按一定规律在空间排列的。下面，我们就以NaCl和CsCl晶体为例来探讨在离子晶体中阴、阳离子是怎样排列的。请注意观察构成请注意观察构成NaCl和和CsCl晶体的粒子与粒子间的排
4、列方式。晶体的粒子与粒子间的排列方式。讨论题 什么叫离子晶体？离子晶体的特点？哪些物质属于离子晶体？离子间通过离子键结合而成的晶体。无单个分子存在；NaCl不表示分子式。熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。水溶液或者熔融状态下均导电。强碱、部分金属氧化物、部分盐类。NaCl是电解质，是电解质，为什么在熔融状态或为什么在熔融状态或在水溶液中能导电，在水溶液中能导电，而在固态时不能导电？而在固态时不能导电？离子晶体通由阴阳离子间离子晶体通由阴阳离子间通过离子键结合；熔化或或气通过离子键结合；熔化或或气化所要克服的离子间的引力而化所要克服的离子间的引力而消耗的能量较大，因此熔沸点消耗的能量较大，因此
5、熔沸点较高。较高。练习题1、下列物质中，属于离子晶体的是（、下列物质中，属于离子晶体的是（）；属于含共价键）；属于含共价键的离子晶体是（的离子晶体是（）A、KBr B、HCl C、NaOH D、CO2 E、NH4Cl F、I22、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（）A、离子晶体中只含离子键、离子晶体中只含离子键B、不同元素组成的多原子分子里的化学键一定是极性键、不同元素组成的多原子分子里的化学键一定是极性键C、共价化合物分子里一定不含有离子键、共价化合物分子里一定不含有离子键D、非极性键只存在于双原子和单质分子里、非极性键只存在于双原子和单质分子里ACa4TiO3 BCa4TiO6CCaT
6、iO3 DCa8TiO123、许多物质在通常条件下是以晶体的形式存在，、许多物质在通常条件下是以晶体的形式存在，而一种晶体又可视作若干相同的基本结构单元构而一种晶体又可视作若干相同的基本结构单元构成，这些基本结构单元在结构化学中被称作晶胞。成，这些基本结构单元在结构化学中被称作晶胞。已知某化合物是由钙、钛、氧三种元素组成的晶已知某化合物是由钙、钛、氧三种元素组成的晶体，其晶胞结构如图所示，则该物质的化学式为体，其晶胞结构如图所示，则该物质的化学式为二、分子晶体二、分子晶体 我们学过的一些物质，如H2O、CO2、NH3、CH4 等，在固态时也以晶体的形式存在，但与NaCl和CsCl晶体不同，它们
7、是由分子通过分子间作用力结合而成的。在这些晶体中，构成晶体的粒子是分子，像这样分子间以分子间作用力相结合的像这样分子间以分子间作用力相结合的晶体叫做分子晶体晶体叫做分子晶体。1.分子间作用力和氢键 什么是分子间力？分子间作用力对物质的熔点、沸点、溶解度等有什么影响呢？把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力。一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，物质的熔点、沸点也越高。气体分子能够凝结为液体和固体，是分子间作气体分子能够凝结为液体和固体，是分子间作用作用的结果。固体熔化为液体要克服分子间作用用作用的结果。固体熔化为液体要克服分子间作用力，所以分子间作用力越大，物质熔点就越高；液力
8、，所以分子间作用力越大，物质熔点就越高；液体变为气体时，也需克服分子间作用力，分子间作体变为气体时，也需克服分子间作用力，分子间作用力越大，则越不易气化，物质的沸点就越高。用力越大，则越不易气化，物质的沸点就越高。50100150-100-150-50-20050100150200-250200250Cl2F2Br2I2F2Cl2Br2I2沸点熔点温度/100200300-100-150-50-20050100150200-250400500CCl4CF4CBr4CF4CCl4CBr4CI4沸点熔点温度/相对分子质量相对分子质量分子间力与熔、沸点的关系卤族单质的熔点、沸点与相卤族单质的熔点、沸
9、点与相对分子质量的关系对分子质量的关系四卤化碳的熔点、沸点与相四卤化碳的熔点、沸点与相对分子质量的关系对分子质量的关系氢键沸点/1007550250-25-50-75-100-125-1502345H2O H2SH2SeH2TeHClPH3SiH4HFHBrHINH3AsH3SbH3CH4GeH4SnH4氢 键HF分子间的氢键分子间的氢键水分子间的氢键水分子间的氢键氢键具有：氢键具有：方向性方向性饱和性饱和性HFHFFHHFFHHOHHOHHOHHOHHOH氢键 氢键作用力的大小：氢键作用力的大小：氢键对物质的熔、沸点产生较大影响氢键对物质的熔、沸点产生较大影响介于分子间力和化学键之间。介于分
10、子间力和化学键之间。讨论：讨论：为什么水结冰时体积会膨胀（为什么水结冰时体积会膨胀（冰冰水水）？）？如果水分子之间没有氢键存在，地球上将会是如果水分子之间没有氢键存在，地球上将会是什么样子？什么样子？分子晶体的结构讨论题 什么叫分子晶体？什么叫分子晶体？分子晶体的特点？分子晶体的特点？分子间通过分子间作用力结合成的晶体。有单个分子存在；化学式就是分子式。熔沸点较低，硬度较小，易升华，不导电。分子晶体的构成粒子是分子，在固态及熔分子晶体的构成粒子是分子，在固态及熔化状态时仍以分子形式存在，不能导电；像化状态时仍以分子形式存在，不能导电；像HCl这样的共价化合物（固态时为分子晶体）溶于水这样的共价
11、化合物（固态时为分子晶体）溶于水后，在水分子作用下，共价键破坏，可电离出自后，在水分子作用下，共价键破坏，可电离出自由移动的离子，因而能导电。由移动的离子，因而能导电。哪些物质可以形成分子晶体？哪些物质可以形成分子晶体？卤素、氧气、氢气等多数非金属单质、稀有气体、非金属氢化物、多数非金属氧化物等。【实验【实验1】在水、四氯化碳中分别加入蔗糖、磷酸、碘和萘（C10H8）晶体，试观察这四种分子晶体在上述两种溶剂中的溶解性，并填写下表。几种分子晶体在水和四氯化碳中的溶解情况 由此得出了一个经验性的由此得出了一个经验性的“相似相溶相似相溶”结论：结论：非极非极性溶质一般能溶于非极性溶剂；极性溶质一般能
12、溶于性溶质一般能溶于非极性溶剂；极性溶质一般能溶于极性溶剂。极性溶剂。练习1、下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（）A、由分子构成的物质其熔点一定较低、由分子构成的物质其熔点一定较低B、分子晶体在熔化时，共价键没有被破坏、分子晶体在熔化时，共价键没有被破坏C、分子晶体中分子作用力越大，其化学性质越稳定、分子晶体中分子作用力越大，其化学性质越稳定D、物质在溶于水的过程中，化学键一定会被破坏或改变。、物质在溶于水的过程中，化学键一定会被破坏或改变。2、下列过程中，共价键被破坏的是、下列过程中，共价键被破坏的是 A碘升华碘升华 B溴蒸气被木炭吸附溴蒸气被木炭吸附 CNaCl溶于水溶于水 DHCl气体
13、溶于水气体溶于水三、原子晶体三、原子晶体 讨论讨论 COCO2 2和和SiOSiO2 2的一些物理性质如下表的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断所示，通过比较试判断SiOSiO2 2晶体是否属晶体是否属于分子晶体。于分子晶体。通过比较可以知道，通过比较可以知道，SiOSiO2 2与与COCO2 2在熔点、沸点在熔点、沸点等物理性质上存在很大的差异，可以推断等物理性质上存在很大的差异，可以推断SiOSiO2 2不属不属于分子晶体。这是为什么呢？于分子晶体。这是为什么呢？三、原子晶体三、原子晶体 研究发现，SiO2和CO2的晶体结构不同。在SiO2 晶体中，1个Si原子和4个O原子形成4个共价
14、键，每个Si原子周围结合4个O原子；同时，每个O原子跟2个Si原子相结合。实际上，SiO2 晶体是由Si原子和O原子按1 2的比例所组成的立体网状的晶体（如右图）。这种相邻原子间以共价这种相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构键相结合而形成空间网状结构的晶体，叫做原子晶体的晶体，叫做原子晶体。原子晶体 什么叫原子晶体？什么叫原子晶体？原子晶体的特点？原子晶体的特点？哪些物质属于原子晶体？哪些物质属于原子晶体？原子间通过共价键结合成的具有原子间通过共价键结合成的具有空间网状结构空间网状结构的晶体。的晶体。熔沸点很高，硬度很大，难溶于一般溶剂。熔沸点很高，硬度很大，难溶于一般溶剂。空间网状结构
15、空间网状结构金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等。金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等。原子晶体 石墨晶体是一种介原子晶体与分子晶石墨晶体是一种介原子晶体与分子晶体之间的混合晶体，它也具有金属晶体的体之间的混合晶体，它也具有金属晶体的某些性质。也有人称其为过渡晶体。某些性质。也有人称其为过渡晶体。金金刚刚石石、石石墨墨和和C60的的结结构构C60结构结构金刚石与二氧化硅的结构比较氧原子氧原子碳原子碳原子比较已学过的三种晶体的结构和性质 类型项目离子晶体分子晶体 原子晶体构成晶体的粒子粒子间的作用典型实例物理性质 熔沸点导电性导热性硬 度 判断晶体类型的依据判断晶体类型的依据 1、看构成晶体的粒子及
16、粒子间的相互作用、看构成晶体的粒子及粒子间的相互作用 2、看物质的物理性质（如：熔沸点或硬度）、看物质的物理性质（如：熔沸点或硬度）一般情况下，分子晶体的熔点在一般情况下，分子晶体的熔点在200-300以下，离子晶体的熔点在几以下，离子晶体的熔点在几百到一千多度之间，而原子晶体的熔百到一千多度之间，而原子晶体的熔点通常在点通常在1000 以上。以上。物质的溶沸点规律物质的溶沸点规律 1 1离子晶体中，结构相似时，阴、阳离子的半径越离子晶体中，结构相似时，阴、阳离子的半径越小，离子键就越强，从而熔沸点就越高。如小，离子键就越强，从而熔沸点就越高。如MgOMgOCaOCaO，NaClNaClNaI
17、NaI等。等。2 2分子晶体中分子晶体中(不含氢键不含氢键)，分子组成和结构相似时，分子组成和结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力就越大，其熔沸点越高。相对分子质量越大，分子间作用力就越大，其熔沸点越高。如如HIHIHBrHBrHClHCl，I I2 2BrBr2 2ClCl2 2等。等。3 3原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，键能原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，键能越大，熔沸点越高，非金属以原子晶体的越大，熔沸点越高，非金属以原子晶体的C C，SiSi，B B小三小三角区为最高。如金刚石晶体硅等。角区为最高。如金刚石晶体硅等。4 4金属晶体中，离子半径越小，阳离子电荷越高，金
18、属晶体中，离子半径越小，阳离子电荷越高，金属键越强，其熔沸点越高。如金属键越强，其熔沸点越高。如AlAlMgMgNaNa等。等。5 5一般情况下，熔沸点与晶体类型的关系是：原子一般情况下，熔沸点与晶体类型的关系是：原子晶体离子晶体晶体离子晶体(金属晶体金属晶体)分子晶体。如分子晶体。如SiOSiO2 2NaClNaClCOCO2 2等。等。练习 1、氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用与氮化硼熔化时所克服的粒子间的作用相同的是（）A硝酸钠和金刚石 B晶体硅和水晶 C冰和干冰 D苯和酒精 2、下列各组晶体中，化学键类型完全相同，晶体类
19、型也完全可以相同的是（）A SO2、SiO2 B CO2、H2O C NaCl、HCl C NaOH、KCl练习31996年的诺贝尔化学奖授予了对发现年的诺贝尔化学奖授予了对发现C60分子的分子的三位科学家。三位科学家。C60分子是形如球状的多面体，每分子是形如球状的多面体，每个碳原子只跟相邻的本个碳原子形成共价键，试个碳原子只跟相邻的本个碳原子形成共价键，试回答：回答：（1）C60的相对分子质量的相对分子质量=（2）C60与金刚石是（与金刚石是（）A 同位素同位素 B 同分异构体同分异构体 C 同素异形体同素异形体 D 同种物质同种物质（3）C60固体与金刚石熔点相比更高的是固体与金刚石熔点
20、相比更高的是理由是：理由是：720C金刚石金刚石C60是分子晶体，金刚石是原子晶体。是分子晶体，金刚石是原子晶体。练习 4在金刚石晶体的网状结构中，含有共价键形成的碳原子环，其中最小的碳环上的碳原子数和碳、碳键的夹角分别是 A6个，120 B6个，10928 C5个，10928B读一本好书，就是和许多高尚的人谈话。-歌德书籍是人类知识的总结。书籍是全世界的营养品。-莎士比亚书籍是巨大的力量。-列宁好的书籍是最贵重的珍宝。-别林斯基任何时候我也不会满足，越是多读书，就越是深刻地感到不满足，越感到自己知识贫乏。-马克思书籍便是这种改造灵魂的工具。人类所需要的，是富有启发性的养料。而阅读，则正是这种
21、养料。-雨果 喜欢读书，就等于把生活中寂寞的辰光换成巨大享受的时刻。-孟德斯鸠如果我阅读得和别人一样多，我就知道得和别人一样少。-霍伯斯英国作家读书有三种方法：一种是读而不懂，另一种是既读也懂，还有一种是读而懂得书上所没有的东西。-克尼雅日宁俄国剧作家诗人要学会读书，必须首先读的非常慢，直到最后值得你精读的一本书，还是应该很慢地读。-法奇(法国科学家)了解一页书，胜于匆促地阅读一卷书。-麦考利英国作家读书而不回想，犹如食物而不消化。-伯克美国想思家读书而不能运用，则所读书等于废纸。-华盛顿(美国政治家)书籍使一些人博学多识，但也使一些食而不化的人疯疯颠颠。-彼特拉克意大利诗人生活在我们这个世界
22、里，不读书就完全不可能了解人。-高尔基读书越多，越感到腹中空虚。-雪莱(英国诗人)读书是我唯一的娱乐。我不把时间浪费于酒店、赌博或任何一种恶劣的游戏；而我对于事业的勤劳，仍是按照必要，不倦不厌。-富兰克林书读的越多而不加思索，你就会觉得你知道得很多；但当你读书而思考越多的时候，你就会清楚地看到你知道得很少。-伏尔泰(法国哲学家、文学家)读书破万卷，下笔如有神。-杜甫读万卷书，行万里路。-顾炎武读书之法无他，惟是笃志虚心，反复详玩，为有功耳。-朱熹读书无嗜好，就能尽其多。不先泛览群书，则会无所适从或失之偏好，广然后深，博然后专。-鲁迅读书之法，在循序渐进，熟读而精思。-朱煮读书务在循序渐进；一书已熟，方读一书，勿得卤莽躐等，虽多无益。-胡居仁明读书是学习，摘抄是整理，写作是创造。-吴晗看书不能信仰而无思考，要大胆地提出问题，勤于摘录资料，分析资料，找出其中的相互关系，是做学问的一种方法。-顾颉刚书犹药也，善读之可以医愚。-刘向读书破万卷，胸中无适主，便如暴富儿，颇为用钱苦。-郑板桥知古不知今，谓之落沉。知今不知古，谓之盲瞽。-王充举一纲而万目张，解一卷而众篇明。-郑玄
