新課程分子晶體與原子晶體講課用

關(guān)于新課程分子晶體與原子晶體講課用第1頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)分子晶體第2頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四回顧:1、什么叫晶體？什么叫非晶體？2、晶體與非晶體在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上有什么差異？3、利用分?jǐn)偡ㄓ?jì)算晶胞中粒子數(shù)目第3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四觀察·思考請(qǐng)同學(xué)們判斷下列物質(zhì)是晶體還是非晶體：水晶第4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四第5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四第6頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四碘晶體結(jié)構(gòu)干冰晶體結(jié)構(gòu)觀察與思考：

下列兩種晶體有什么共同點(diǎn)？NaCl晶體結(jié)構(gòu)第7頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四一、分子晶體一概念分子間以分子間作用力（范德華力，氫鍵）相結(jié)合的晶體叫分子晶體。構(gòu)成分子晶體的粒子是分子，粒子間的相互作用是分子間作用力。第8頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

結(jié)合表格和已有知識(shí),分析:分子晶體有哪些物理特性？為什么?思考與交流第9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四原因：分子間作用力較弱2、物理特性：(1)較低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，易升華；(3)一般都是絕緣體，熔融狀態(tài)也不導(dǎo)電。有些在水溶液中可以導(dǎo)電.(2)較小的硬度；注:①分子間作用力越大,熔沸點(diǎn)越高(相對(duì)分子質(zhì)量,分子極性,氫鍵)②分子晶體熔化時(shí)一般只破壞分子間作用力,不破壞化學(xué)鍵,也有例外,如S8第10頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四5、典型的分子晶體：

（1）所有非金屬氫化物：H2O，H2S，NH3，CH4，HX（2）部分非金屬單質(zhì):X2，O2，H2，S8，P4，C60

（3）部分非金屬氧化物:CO2，SO2，NO2，P4O6，P4O10（4）幾乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4（5）絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體：乙醇，冰醋酸，蔗糖（6）稀有氣體第11頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四分子的密堆積氧（O2）的晶體結(jié)構(gòu)碳60的晶胞第12頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四分子的密堆積（與CO2分子距離最近的CO2分子共有12個(gè)）干冰的晶體結(jié)構(gòu)圖第13頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四冰中１個(gè)水分子周圍有４個(gè)水分子冰的結(jié)構(gòu)氫鍵具有方向性分子的非密堆積第14頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四6、分子晶體結(jié)構(gòu)特征（1）密堆積

有分子間氫鍵——?dú)滏I具有方向性,使晶體中的空間利率不高,留有相當(dāng)大的空隙.這種晶體不具有分子密堆積特征。如：HF、NH3、冰（每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子）。（2）非密堆積

只有范德華力，無分子間氫鍵——分子密堆積。這類晶體每個(gè)分子周圍一般有12個(gè)緊鄰的分子，如：C60、干冰、I2、O2。第15頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

許多氣體可以與水形成水合物晶體。最早發(fā)現(xiàn)這類水合物晶體的是19世紀(jì)初的英國化學(xué)家戴維，他發(fā)現(xiàn)氯可形成化學(xué)式為Cl2·8H20的水合物晶體。20世紀(jì)末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海底存在大量天然氣水合物晶體。這種晶體的主要?dú)怏w成分是甲烷，因而又稱甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常溫常壓下會(huì)迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱“可燃冰”………科學(xué)視野：天然氣水合物—一種潛在的能源第16頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四4、水分子間存在著氫鍵的作用，使水分子彼此結(jié)合而成（H2O）n。在冰中每個(gè)水分子被4個(gè)水分子包圍形成變形的正四面體，通過“氫鍵”相互連接成龐大的分子晶體，其結(jié)構(gòu)如圖：試分析：①1mol冰中有

mol氫鍵？②H2O的熔沸點(diǎn)比H2S高還是低？為什么？2氫鍵第17頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

討論CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)如下所示，通過比較，判斷SiO2晶體是否屬于分子晶體。熔點(diǎn)/oC狀態(tài)（室溫）CO2-56.2氣態(tài)SiO21723固態(tài)結(jié)論：SiO2不是分子晶體。那么SiO2是什么晶體呢？第18頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四在冰的晶體中，每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子。盡管氫鍵比共價(jià)鍵弱得多，不屬于化學(xué)鍵，卻跟共價(jià)鍵一樣具有方向性，即氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子相互吸引。這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙。當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)使冰的結(jié)構(gòu)部分解體，水分子間的空隙減小，密度反而增大，超過4℃時(shí)，才由于熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間距離加大，密度漸漸減小。第19頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四可燃冰第20頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四二、原子晶體

1、定義：原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。

2、構(gòu)成微粒：原子

3、微粒之間的作用：

4、氣化或熔化時(shí)破壞的作用力：

5、物理性質(zhì)：熔沸點(diǎn)高，硬度大，難溶于一般溶劑。（共價(jià)鍵鍵能越大，熔沸點(diǎn)越高，硬度越大）共價(jià)鍵共價(jià)鍵第21頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四6、常見原子晶體（1）某些非金屬單質(zhì)：硼（B）、硅（Si）、鍺（Ge）、金剛石（C）等（2）某些非金屬化合物：SiC、BN等（3）某些氧化物：SiO2、

等第22頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四109o28′金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖共價(jià)鍵第23頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四思考：（1）在金剛石晶體中,C采取什么雜化方式？每個(gè)C與多少個(gè)C成鍵？最小碳環(huán)由多少個(gè)碳原子組成？它們是否在同一平面內(nèi)？（2）在金剛石晶體中，C原子個(gè)數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為多少？（3）12克金剛石中C—C鍵數(shù)為多少NA？第24頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四7、典型的原子晶體金剛石的結(jié)構(gòu)特征：在金剛石晶體里①每個(gè)碳原子都采取SP3雜化，以共價(jià)鍵跟4個(gè)碳原子結(jié)合，形成正四面體，。②這些正四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的，彼此聯(lián)結(jié)的空間網(wǎng)狀晶體。③金剛石晶體中所有的C—C鍵長相等，鍵角相等（109°28’）；④晶體中最小的碳環(huán)由6個(gè)碳組成，且不在同一平面內(nèi)；⑤晶體中C原子與C—C鍵數(shù)之比為：1：2第25頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四180o109o28′Sio二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖共價(jià)鍵第26頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四180o109o28′Sio二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖下一頁共價(jià)鍵第27頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四109o28′金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖返回共價(jià)鍵第28頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四思考1：在SiO2晶體中每個(gè)硅原子周圍緊鄰的氧原子有多少個(gè)？每個(gè)氧原子周圍緊鄰的硅原子有多少個(gè)？在SiO2晶體中硅原子與氧原子個(gè)數(shù)之比是多少？思考2：1mol二氧化硅的晶體含幾摩的Si-O鍵3:在二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)中,最小的環(huán)由幾個(gè)原子構(gòu)成?第29頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四SiO2的結(jié)構(gòu)特征：在SiO2晶體中①每個(gè)Si原子周圍結(jié)合4個(gè)O原子；每個(gè)O原子跟2個(gè)Si原子相結(jié)合。SiO2晶體是由Si原子和O原子按1：2的比例所組成的立體網(wǎng)狀的晶體。②最小的環(huán)是由6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子組成的12元環(huán)。③1molSiO2中含4molSi—O鍵第30頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四解釋：結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點(diǎn)越高金剛石＞硅＞鍺學(xué)與問

1、怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降？2、“具有共價(jià)鍵的晶體叫做原子晶體”。這種說法對(duì)嗎？為什么？第31頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四小結(jié)1：分子晶體與原子晶體的比較晶體類型原子晶體分子晶體概念組成微粒

作用力熔沸點(diǎn)硬度溶解性導(dǎo)電性相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分子間以分子間作用力結(jié)合原子分子共價(jià)鍵分子間作用力很大較小很大較小不溶于任何溶劑部分溶于水不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體固體和熔化狀態(tài)都不導(dǎo)電，部分溶于水導(dǎo)電第32頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四石墨晶體結(jié)構(gòu)知識(shí)拓展－石墨第33頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四石墨1、石墨為什么很軟？2、石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高（熔點(diǎn)高于金剛石）？3、石墨屬于哪類晶體？為什么？石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，容易滑動(dòng)，所以石墨很軟。石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵，故熔沸點(diǎn)很高。石墨為混合鍵型晶體。第34頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四7、最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如下圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式是

。解析：由于本題團(tuán)簇分子指的是一個(gè)分子的具體結(jié)構(gòu)，并不是晶體中的最小的一個(gè)重復(fù)單位，不能采用均攤法分析，所以只需數(shù)出該結(jié)構(gòu)內(nèi)兩種原子的數(shù)目就可以了。答案為：Ti14C13第35頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四小結(jié)2：判斷晶體類型的方法1、依據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷：構(gòu)成原子晶體的微粒是原子，原子間的作用力是共價(jià)鍵，構(gòu)成分子晶體的微