归纳与整理教学设计

第二节

分子晶体与原子晶体

[教学重点]1．分子晶体、原子晶体的概念

2．晶体类型和性质之间的关系

3.氢键对物质物理性质的影响

[教学难点]1.分子晶体、原子晶体的结构特点

2.氢键对冰晶体结构和性质的影响

[课时建议]3课时

[教学内容]

一、分子晶体

1．分子晶体的概念及粒子间的相互作用力

(1)概念：只含分子的晶体称为分子晶体。

(2)粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键结合。

[特别提醒] 分子晶体熔化时，只破坏分子间作用力不破坏化学键。

2．常见的分子晶体及其物理性质

(1)常见的分子晶体

①所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等。

②部分非金属单质，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60、稀有气体等。

③部分非金属氧化物，如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。

④几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。

⑤绝大多数有机物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。

(2)物理性质：分子晶体熔、沸点较低，硬度较小。

3．分子晶体的结构特征

(1)分子间作用力只有范德华力

晶体中分子堆积方式为分子密堆积，即以一个分子为中心，其周围通常可以有12个紧邻的分子。如干冰的晶胞结构如图：

①每个晶胞中有4个分子。

②每个晶胞中有12个原子。

③每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子有12个。

(2)分子间有其他作用力

水分子之间的主要作用力是氢键，在冰的每个水分子周围只有4子。如冰的晶体结构如右图。

4．分子晶体熔沸点的比较

(1)结构相似，分子之间不含氢键而利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔点逐渐升高。例如，常温下Cl2为气态，Br2为液态，而I2为固态；CO2为气态，CS2为液态。

(2)相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔点高，如CO的熔点比N2的熔点高。

(3)组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体所形成的分子晶体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间相互作用越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。

[特别提醒]

少数以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔点高，如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸、糖等物质的熔点较高。

个紧邻的水分

二、原子晶体

1．原子晶体的结构特点及物理性质

(1)构成微粒及其相互作用

(2)物理性质

①原子晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点高，硬度大。

②结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。

[特别提醒] 一般来说，原子晶体的熔点要比分子晶体的熔点高。

2．常见的原子晶体

(1)物质类别

(2)金刚石的结构特点：

①在晶体中每个碳原子以4个共价键与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。

②晶体中C—C—C夹角为109°28′，碳原子采取了sp3杂化。

③最小环上有6个碳原子。

④晶体中碳原子个数与C—C键数之比为

11∶4×＝1∶2。

2

探索发现

1．CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于什么晶体？

提示：分子晶体。

2．某碳氮化合物具有立体网状结构，硬度比金刚石还硬，不溶于水，也不导电，你认为其属于什么晶体？

提示：原子晶体。

知识归纳：判断原子晶体和分子晶体类型的方法

(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用力判断

构成原子晶体的粒子是原子，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。

(2)依据晶体的熔点判断

原子晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至温度更低。

(3)依据晶体的导电性判断

分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl。原子晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。

(4)依据晶体的硬度和机械性能判断

原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。