3.4分子间作用力　分子晶体(第2课时) 课件(共26张PPT含视频)

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3.4分子间作用力　分子晶体
第二课时
一、分子晶体
雪花
干冰固体
分子晶体是分子通过分子间作用力构成的固态物质。
以共价键结合的物质，除金刚石、晶体硅、二氧化硅等空间网状结构的物质属于共价晶体外，其他多数非金属单质（如H2、Cl2、N2等）、非金属元素组成的无机化合物（如H2O、HCl、CO2等）以及大多数有机化合物在低温下形成的晶体都属于分子晶体。
分子晶体
（1）所有非金属氢化物：
（2）部分非金属单质:
（3）部分非金属氧化物:
（4）几乎所有的酸：
（5）绝大多数有机化合物的晶体：
H2S 、NH3 、 CH4、HX 等
O2 、H2 、 X2 、 P4 、 C60 、稀有气体等
CO2 、SO2 、 NO2 、 P4O6 、 P5O10等
H2SO4 、HNO3 、 H3PO4等
乙醇、冰醋酸、蔗糖等
碘（I2） 干冰（CO2） 碳60（C60） 冰（H2O）
相互作用力
分子内：共价键
分子间：分子间作用力
组成粒子：分子
分子晶体只含有分子。
干冰分子晶体的结构模型
固态干冰是典型的分子晶体。
独立存在的CO2分子占据着立方体的8个顶角和6个面的中心位置。
每个晶胞含几个CO2分子？
典型的分子晶体
每个晶胞中均摊4个CO2分子,含有12个原子。
0
1
a
x
y
z
1
2
3
4
4面心+4面心+4边角=12个分子
若分子间作用力只有范德华力,如干冰，即每个分子周围有12个紧邻的分子。
思考：每个CO2周围有几个紧密相邻的CO2？
冰的晶体结构
冰中的一个水分子
思考：每个H2O周围有几个紧密相邻的H2O？
若分子间还含有其他作用力,如氢键,
则每个分子周围紧邻的分子要少于12个。
由于氢键具有方向性,使四面体中心的每个水分子与四面体顶点的4个相邻的水分子相互吸引。
水分子之间的作用力有范德华力、氢键,但主要是氢键。
分子晶体 氧气 氮气 白磷 水
熔点/℃ -218.3 -210.1 44.2 0
分子晶体 硫化氢 甲烷 乙酸 尿素
熔点/℃ -85.6 -182 16.6 132.7
某些分子晶体的熔点
1、分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。
分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)，且硬度较小。
分子晶体的特性
分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。
有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。
2、分子晶体不导电
分子晶体的特性
分子晶体熔、沸点高低的判断方法
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、氨基酸、糖等物质的熔点相对较高。
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。
①少数含氢键的分子晶体，比一般的分子晶体的熔点高。
②组成和结构相似，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。
如熔、沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。
③有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低。
分子晶体熔、沸点高低的判断方法
二、混合晶体
金刚石和石墨的结构模型
石墨和金刚石是碳的两种同素异形体。
金刚石属于共价晶体，金刚石中每个碳原子以共价键与紧邻的四个碳原子形成三维网状结构。
石墨的结构
石墨晶体形成二维网状结构，层内每个碳原子以共价键与周围的三个碳原子结合，层间为分子间作用力，因此石墨晶体是一种混合晶体。
石墨晶体中层内的π键
碳原子有4个价电子，而每个碳原子仅用了3个价电子形成共价键，还有1个电子处于碳原子的2p轨道上。层内碳原子的这些p轨道相互平行，相邻碳原子的p轨道相互重叠，形成大π键。
在石墨的二维结构平面内，每个碳原子以C—C键与3个碳原子结合，形成六元环层。
石墨层内碳原子的p轨道中的电子可在整个层内运动，当施加电场时，可以沿电场方向运动，因而石墨具有导电性。
但由于相邻碳原子层之间相隔较远，电子不能从一层跳跃到另一层，因此石墨的导电性具有一定的方向性。
石墨性质
1、石墨具有导电性，具有一定的方向性。
石墨性质
2、石墨质软，具有具有良好的润滑性。
由于石墨晶体层间是以分子间作用力相结合的，在外力的作用下，石墨晶体中层与层之间发生相对滑动，很容易变形，具有良好的润滑性。
三、晶体的共性与个性
晶体都具有确定的熔点。
晶体内部结构均是由原子、离子或分子按周期性规律重复排列组成的。
晶体物质各个部分的宏观性质总是相同的，例如具有相同的密度、相同的化学组成等；
晶体总能自发地形成多面体外形；
金属晶体
离子晶体
分子晶体
共价晶体
1、晶体的共性
概念 分子间以分子作用力结合而成的晶体 晶体粒子 分子 粒子间 相互作用 分子内 共价键 分子间 分子间作用力 氢键 物理性质 熔点低、硬度小 典型实例 干冰晶体 与每个CO2等距且紧邻的CO2有12个
冰 每个H2O与相邻的4个H2O以氢键相连，含1 molH2O的冰中最多形成2 mol“氢键”
分子晶体
2、晶体的个性
概念 原子间以共价键结合而成的晶体 晶体粒子 原子 粒子间相互作用 共价键 物理性质 熔点高、硬度大 典型实例 金刚石 每个C与周围紧邻的4个C结合；
晶体中最小C环由6个C构成
SiO2 α-SiO2 有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升长链；没有封闭的环状结构；有手性
共价晶体
2、晶体的个性
2、晶体的个性
概念 离子间以离子键结合而成的晶体 晶体粒子 阴、阳离子 粒子间相互作用 离子键 物理性质 熔点、硬度差异较大 典型实例 氯化钠晶体 每个晶胞中有4个Na+和4个Cl-；每个Na+(Cl-)周围与它最近且等距Cl-(Na+)6个；每个Na+(Cl-)周围与它最近且等距Na+(Cl-)12个
氯化铯晶体 每个晶胞中有1个Cs+和1个Cl-；每个Cs+(Cl-)周围与它最近且等距Cl-(Cs+)8个；每个Cs+(Cl-)周围与它最近且等距Cs+(Cl-)6个
离子晶体
2、晶体的个性
概念 原子以金属键结合而成的晶体
晶体粒子 金属阳离子和自由电子
粒子间 相互作用 金属键
物理性质 熔点差别较大(汞常温下为液态，钨熔点为
3 410 ℃)；硬度差别较大；电的良导体
典型实例 金属单质和合金
金属晶体
课堂小结
分子
晶体
性质
熔点低
硬度小
分子
分子间作用力
影响因素
氢 键
范德华力
类型
性质
结构
1.下列各组物质各自形成的晶体中,均属于分子晶体的化合物是(　　)
A.NH3、HD、C8H10 B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、SO3、C60 D.CCl4、Na2S、H2O2
B
2．下列有关分子晶体的说法中一定正确的是(　　)
A．分子内均存在共价键 B．分子间一定存在范德华力
C．分子间一定存在氢键 D．其结构一定为分子密堆积
B　
课堂练习
3．下列有关冰和干冰的叙述不正确的是(　　)
A．干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体
B．冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子
C．干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华
D．干冰中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子
A
4、(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________晶体。
(2)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，如ClF3、BrF3，常温下它们都是易挥发的液体。ClF3的熔、沸点比BrF3的______(填“高”或“低”)。
(3)下图为CO2分子晶体结构的一部分，观察图形。试说明每个CO2分子周围有________个与之紧邻的CO2分子；
该结构单元平均占有________个CO2分子。
分子
低
4
12