归纳与整理教学内容

第二节

分子晶体与原子晶体

一、分子晶体

1．分子晶体的熔、沸点取决于分子间作用力的大小。对于组成和结构相似的分子晶体，随相对分子质量的增大，分子间作用力也增大，熔、沸点升高，如I2>Br2>Cl2>F2，O2>N2。组成相似的分子，有极性的比无极性的分子间作用力大，熔、沸点高，如SO2>CO2。有氢键的分子晶体，还要考虑氢键的强弱。

2．结构相似的分子晶体，相对分子质量大的其熔、沸点不一定大。例如：H2O与H2S，H2O的沸点比H2S高，因为水分子间有氢键，H2S分子中只有范德华力，而氢键比范德华力强。

二、原子晶体

1．原子晶体熔、沸点高低

原子晶体的熔、沸点取决于共价键的键长和键能，键能越大，键长越短，共价键越强，熔、沸点越高，如金刚石>金刚砂>晶体硅。有时键能的大小、键长的长短是可直接通过形成共价键的非金属原子所属元素的电负性来判断的。

2．分子晶体熔化时，一般只破坏分子间作用力，原子晶体熔化时要破坏化学键。

3．分子晶体与原子晶体的比较

晶体类型

分子晶体

分子间通过分子间作用力形成的晶体

分子

原子晶体

相邻原子间通过共价键结合而形成的空间网状结构的晶体

原子

定义

基本微粒

金刚石、碳化硅(SiC)、物质类别

多数的非金属单质和共晶体硅、二氧化硅等少价化合物

数非金属单质及共价化合物

物理性质

决定熔、沸点

高低的因素

导电性

硬度和密度较小，熔、硬度和密度大，熔、沸沸点较低

范德华力(或氢键)的强弱

某些溶于水能导电

点高

共价键的强弱

均不导电

晶体硅(Si)和金刚砂(SiC)都是与金刚石相似的原子晶体，请根据下表中数据，分析其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系。

晶体

金刚石

金刚砂

晶体硅

(C—C)348 154 3900 10 键能键/pm 长熔/℃

点摩氏硬度

/kJ·mol－1

(C—Si)301 184 2700 9.5 (Si—Si)226 234 1410 6.5 解析

在原子晶体里，所有原子都以共价键相互结合，整块晶体是一个三维的共价键网状结构。所以，影响原子晶体的熔点、硬度的

主要因素就是共价键的键能大小，键能越大，原子晶体的熔点、硬度越高，而共价键的键能又与键长相关，一般来说，键长越短，键能越大，键长越长，键能越小。

答案

键长越短，键能越大，熔点越高，硬度越大；反之，键长越长，键能越小，熔点越低，硬度越小。

原子晶体物理性质的差异主要是由共价键键能的不同造成的，键能越大，熔、沸点越高，硬度越大。而键能又与键长有关，键长可由成键原子半径的相对大小得出。一般来说，成键原子的半径之和越大，键长越长，键能越小。

SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其作出如下推测不正确的是(

) A．SiCl4晶体是分子晶体

B．常温、常压下SiCl4是气体

C．SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子

D．SiCl4熔点高于CCl4

解析

由于SiCl4具有分子结构，所以一定属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小，在这两种分子中都只有范德华力，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力和熔、沸点应该比CCl4高一些，CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与它结构相似，因此也应该是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。

答案

B

影响分子晶体物理性质的主要因素是存在于晶体中的分子间作用力(包括范德华力和氢键)。由于分子间作用力比化学键键能小得多，

因此分子晶体的熔、沸点较低，硬度也很小。

1．怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？

提示

从碳到锗，核电荷数增大，电子层数增多，原子半径依次增大，C—C键、Si—Si键、Ge—Ge键的键长依次增大，键长越短，共价键越牢固，而熔化时破坏的是共价键，因此键的稳定性是C—C键>Si—Si键>Ge—Ge键，所以金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降。

2．“具有共价键的晶体叫做原子晶体。”这种说法对吗？为什么？

提示

不对。如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共价键，而它们都是分子晶体；如金刚石、晶体Si、SiC、SiO2中都有共价键，它们都是原子晶体；只有相邻原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是原子晶体。

1．分子

原子

2．分子

原子

3.

微粒

原子晶体

原子

分子晶体

分子

分子间作用微粒间作用共价键

力

力

4.这种错误说法的根源在于没有明确构成原子晶体的微粒是原子。

5．属于原子晶体的是：金刚石、石英、金刚砂

属于分子晶体的是：干冰、冰、硫黄、C60、碘、白磷、苯甲酸、稀有气体的晶体、氧的晶体、氮的晶体

6．略。

7．12个