化学人教版（2019）选择性必修2 3.2.1分子晶体与共价晶体（共28张ppt）

(共28张PPT)
第1课时：分子晶体
第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体
1、知道分子晶体的结构特点，能借助分子晶体模型说明分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用，以及范德华力与氢键对分子晶体结构与性质的影响。
2、能结合实例，说出分子晶体的粒子间相互作用与性质（熔点、硬度等）的关系。
1、分子晶体
请判断下列固体是否属于晶体？并说明理由？
雪花
食盐
钻石
玻璃
晶体
晶体
晶体
非晶体
思考：这些晶体有什么不同呢？
1、分子晶体
雪花
分子间作用力
水分子
分子晶体
食盐
静电作用力
钠离子、氯离子
离子晶体
钻石
共价键
碳原子
原子晶体
只含_____的晶体，或者分子间以______________结合形成的晶体叫分子晶体。
概念
分子
分子间作用力
构成微粒
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
范德华力)
碘
(I2)
冰
(H2O)
一、分子晶体
思考与讨论
1.干冰熔化时破坏什么作用力？发生的什么变化 干冰熔化时有没有破坏碳氧原子间共价键？
分子间作用力
2.推测分子晶体的熔点是高还是低？
3.分子晶体在固态和熔融状态下是否能够导电？
熔点低
不导电，没有自由移动的带电粒子
4.滑冰时，冰面上常常容易留下划痕，这说明冰晶体的硬度较大还是较小？
硬度小
分子间作用力较弱，容易被克服
思考与讨论
一、分子晶体
只含分子的晶体
1.概念：
2.构成微粒：
分子
3.相互作用力：
分子内：
分子间：
共价键
分子间作用力
氢键
范德华力
4.物理性质：
熔沸点较低
硬度较小
熔融不导电
溶解性一般符合“相似相溶”规律
分子晶体熔、沸点高低的判断
①组成和结构相似，不含氢键的，M越大，范德华力越强，熔、沸点越高，I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。
②组成和结构不相似的 (M接近)，分子的极性越大，熔、沸点越高，
③含有分子间氢键的，熔、沸点反常升高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。
如CH3OH＞CH3CH3。
一、分子晶体
2、分子晶体的性质
5、常见的典型分子晶体
(1)所有非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、HCl、CH4等；
(2)部分非金属单质：X2(卤素单质)、O2、H2、硫S8、白磷P4、C60等；
(注意：B、Si、金刚石不是分子晶体)
(3)部分非金属氧化物：CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等；
(注意 SiO2 不是分子晶体)
(4)几乎所有的酸： H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等；
(5)绝大多数有机物：苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等；
一、分子晶体
（6）稀有气体、少数盐：AlCl3、FeCl3
在分子晶体中，分子间的作用力不同时会对分子结构产生什么影响呢？
干冰
(CO2)
冰
(H2O)
思考与讨论
把晶胞中的每个CO2看成是一个质点
每个CO2周围有多少个紧密相邻的CO2？
1
a
x
y
z
a
距离为a
距离为？
思考与讨论
3、典型的分子晶体
a、干冰晶体
每个CO2周围有多少个紧密相邻的CO2？
1
x
y
z
2
3
4
思考与讨论
3、典型的分子晶体
a、干冰晶体
x
y
z
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12个
每个CO2周围有多少个紧密相邻的CO2？
思考与讨论
3、典型的分子晶体
a、干冰晶体
干冰晶胞是一种面心立方结构，在立方体的顶角各有一个CO2分子，6个面的中心又各有一个CO2分子
①干冰中的CO2分子间作用力只存在 ，不存在 。
②每个晶胞中均摊 个CO2分子，12个原子
③每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为 个。
3、典型的分子晶体
a、干冰晶体
面心立方最密堆积
干冰晶胞
范德华力
氢键
4
12
大多数分子晶体中，如果分子间的作用力只有范德华力，若以一个分子为中心，其周围最多可以有12个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为分子密堆积。
分子密堆积
干冰晶胞
C60的晶胞
3、典型的分子晶体
只有范德华力→分子密堆积
氧（O2）的晶体结构
碳60的晶胞
分子晶体的分子周围与其紧邻且等距的分子都是12个？
Δ
晶胞模型
碘晶体晶胞
3、典型的分子晶体
面心立方结构达到最密堆积
分子间除了存在范德华力，还存在氢键，那么，这对分子晶体的结构有什么影响呢？
3、典型的分子晶体
冰晶体
晶体
非晶体
冰晶体中，每个H2O周围有几个紧密相邻的H2O？和干冰晶体一样吗？若不一样，可能的原因是什么？
4个，不一样
3、典型的分子晶体
氢键具有方向性
迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶点方向的4个相邻水分子相互吸引。
分子非密堆积
分子非密堆积
分子晶体中，如果分子间的作用力除了范德华力，还存在氢键，导致每个分子周围紧邻的分子少于12个，这一排列使得晶体的空间利用率不高，留有相当大的空隙，分子晶体的这一特征称为分子非密堆积。
3、典型的分子晶体
冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水的小。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，破坏了部分氢键，水分子间的空隙减小，密度反而增大。
为什么冰刚刚融化时，密度变大？
思考与讨论
0-4℃：温度升高，部分氢键断裂，分子间隙减小
超过4℃：温度升高，分子热运动加快，分子距离加大
0-4℃：密度随温度升高而增大
超过4℃：密度随温度升高而减小
为什么冰刚刚融化时，密度变大？
思考与讨论
一、分子晶体
分子晶体的结构特征
分子密堆积 分子非密堆积
微粒间作用力
空间特点 通常每个分子周围 有12个紧邻的分子 每个分子周围紧邻的分子数
小于12个，空间利用率不高
举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰
范德华力
范德华力和氢键
干冰
(CO2)
冰
(H2O)
思考与讨论
范德华力
范德华力和氢键
1.硫化氢和水分子结构相似，但硫化氢晶体中，一个硫化氢分子周围有12个紧邻分子，而冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子，为什么？
H2S：分子间只有范德华力，无饱和性与方向性，形成分子密堆积。
冰：分子间存在氢键，具有方向性，形成分子非密堆积。
天然气水合物—— 一种潜在的能源
许多气体可以与水形成水合物晶体。最早发现这类水合物晶体的是19世纪初的英国化学家戴维，他发现氯可形成化学式为Cl2·8H2O的水合物晶体。20世纪末，科学家发现海底和大陆冰川或永久冻土底部存在大量天然气水合物晶体。这种晶体的主要气体成分是甲烷，因而又称甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称“可燃冰”。
天然气分子藏在水分子笼内
水分子笼是多种多样的
1、下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是( )
①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2
A.①②③④⑤⑥
B.③②①⑤④⑥
C.③②①④⑤⑥
D.⑥⑤④③②①
C
①组成和结构相似，不含氢键的，M越大，范德华力越强，熔、沸点越高，
分子的极性越大，熔、沸点越高，
极性 非极 非极
2、干冰(CO2)的晶胞结构如下图所示。下列说法不正确的是 ( )
A．干冰晶体属于分子晶体
B．干冰晶胞中，含有4个CO2分子
C．干冰晶体中，每个CO2周围等距且紧邻的CO2有6个
D．干冰晶体中CO2分子间作用力较小，常压下易升华
C
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面心立方最密堆积
3、如图为干冰的晶胞结构示意图。
(1)通过观察分析，有____种取向不同的CO2分子。将CO2分子视作质点，设晶胞边长为a pm，则紧邻的两个CO2分子的距离为____ pm。
(2)其密度ρ为___________________(1 pm＝10－10 cm)。
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