3.2 第4课时 分子晶体 晶体结构的复杂性 【学习目标】 1.借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点。 2.能够从范德华力、氢键的特征,分析理解分子晶体的物理特性。 3.学会比较分子晶体的熔、沸点。 4.通过认识石墨晶体的特殊结构,知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。 5.会对四类晶体进行判断,并对它们的性质进行比较。 【自主预习】 一、分子晶体 1.概念与物理性质 概念 分子之间通过 结合形成的晶体 构成微粒 分子 微粒间的作用力 分子间作用力 分子晶体 与物质类 型的关系 ①部分非金属单质:卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等 ②部分非金属氧化物:CO2、P4O10、SO2、SO3等 ③所有非金属氢化物:H2O、NH3、CH4等 ④几乎所有的酸:HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 ⑤绝大多数有机物的晶体:苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 2.典型分子晶体的结构分析 晶胞或结构类型 结构分析 (1)碘晶体的晶胞是一个长方体,在它的每个顶点和面心上各有1个I2分子,每个晶胞中有 个I2分子 (2)I2分子之间以 结合 (1)干冰晶胞是面心立方结构,在它的每个顶点和面心上各有1个CO2分子,每个晶胞中有 个CO2分子 (2)每个CO2分子周围距离最近且相等的CO2分子有 个 (3)干冰晶体中分子之间通过 相结合,熔化时分子内的化学键不断裂 (1)水分子之间的主要作用力是 ,当然也存在范德华力 (2)氢键有方向性,它的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的 个相邻水分子互相吸引 3.分子晶体的物理性质 (1)分子晶体由于以比较弱的 相结合,因此一般熔点 ,硬度 。 (2)对组成和结构相似,晶体中又不含氢键的分子晶体来说,随着相对分子质量的增大,范德华力 ,熔、沸点 。 二、晶体结构的复杂性 1.石墨晶体 晶体 模型 结构 特点 (1)石墨晶体是层状结构,在每一层内,每个C原子与邻近的3个C原子以共价键结合,形成无限的六边形平面网状结构。每个C原子还有1个与碳环平面垂直的未参与杂化的2p轨道,并含有1个未成对电子,因此能形成遍及整个平面的大π键 (2)C原子采取sp2杂化,C—C键之间的夹角为120° (3)层与层之间以范德华力结合 晶体 类型 石墨晶体中既含有共价键,又有范德华力,同时还有类似金属键的作用力,因此石墨晶体属于混合型晶体 物理 性质 熔点高、质软、易导电 用途 制造电极、润滑剂、铅笔芯、原子反应堆中的中子减速剂等 2.晶体的复杂性 (1)物质组成的复杂性导致晶体中存在多种不同微粒以及不同的微粒间作用。例如:BaTiO3含有一种阴离子和多种阳离子,它是一种重要的压电材料。近年来,一类与BaTiO3结构类似的有机/无机杂化材料在光电材料领域获得突破。Ca5(PO4)3OH含有一种阳离子和多种阴离子,是人体和动物骨骼的主要无机成分。 (2)金属键、离子键、共价键、配位键等都是化学键的典型模型,但是,原子之间形成的化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态。 【参考答案】一、1.分子间作用力 2.4 范德华力 4 12 范德华力 氢键 4 3.(1)分子间作用力 较低 较小 (2)增大 升高 【效果检测】 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)分子晶体内只有分子间作用力。 ( ) (2)分子晶体的相对分子质量越大,熔、沸点越高。 ( ) (3)分子晶体中分子间氢键越强,分子越稳定。 ( ) (4)冰晶体融化时水分子中共价键发生断裂。 ( ) (5)水是一种非常稳定的化合物,这是由于水中存在氢键。 ( ) (6)由极性键形成的分子可能是非极性分子。 ( ) (7)液态水和冰中都含有氢键。 ( ) (8)分子晶体中一定存在范德华力,可能有共价键。 ( ) 【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)√ 2.构成分子晶体的微粒中 ... ...
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