分子晶体与原子晶体

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1、第二节分子晶体与原子晶体第一课时[引入]咱们在第二章中已学过分子间作用力，在必修中也学过离子键和共价键，有谁总结一下微粒间的作用力有哪些？（讨论）[师生共同总结]微粒间作用：微粒为分子：分子间作用力（或范德华力）或氢键；微粒为原子：极性共价键或非极性共价键；微粒为离子：离子键。[过渡]今天我们开始研究晶体中微粒间的作用力。[板书]第二节分子晶体与原子晶体一、分子晶体[讲]只含分子的晶体称为分子晶体。如碘晶体只含I2分子，属于分子晶体。在分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合，而相邻分子靠分子间作用力相互吸引。[板书]1、分子晶体：(1)定义:由分子构成。相邻分子靠分子间作用力

2、相互吸引。(2)构成微粒：分子［讲］稀有气体为单原子分子。也是分子晶体[板书](3)微粒间的作用［讲］分子间作用力，部分晶体中存在氢键。分子晶体采用密堆积。[设问]根据分子间作用力较弱的特点判断分子晶体的特性有哪些？参照表3-2。［投影］［讲］分子间作用力的大小决定了晶体的物理性质。分子晶体要熔化、要汽化都要克服分子间的作用力。分子的相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔沸点越高，硬度越大。比如氧气分子间作用力比氮气分子间作用力大，氧气沸点比氮气沸点高。工业上制氧气，就是先把空气液化，然后使液态空气蒸发，氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要是液态氧气。由于分子间作用

3、用很弱，克服分子间作用力使物质熔化、汽化所需要的能量较小，因此，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，一般只破坏分子间作用力，不破坏分子内的化学键，但也有例外。如硫晶体熔化时，既破坏了分子间的作用力，同时部分S-S键断裂，形成更小的分子。[板书]2、分子晶体特点：低熔点、升华、硬度很小，固体和熔融状态下都不导电。［讲］根据相似相溶原理，非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。[学生阅读]第二自然段，对常见的分子晶体归类。[板书]3、常见分子晶体分类：(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

4、大多数有机物的晶体。[投影]图3-10氧和碳-60是分子晶体：[讲]大多数分子晶体的结构有如下特征：如果分子间作用力只是范德华力，若以一个分子为中心，其周围通常可以有12个紧邻的分子，如图3—10，分子晶体的这一特征称为分子密堆积。[板书]4、分子晶体结构特点：（1）分子密堆积：［讲］只有范德华力，无分子间氢键——分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子，如：C60、干冰、I2、O2。分子密堆积属于面心立方结构。[板书]①C60［投影］［讲］C60是由60个C原子组成的类似于足球的分子，由欧拉公式可推知该分子中有12个正五边形和20个正六边形。每个C原子与其他3

5、个C原子紧邻成键，形成的总键数为90。 由于每个C原子可形成4个键，所以3个键中肯定有一个是双键，则其中的双键数为30 ,单键数为60。［知识拓展］欧拉公式　简单多面体的顶点数V、面数F及棱数E间有关系：　　V+F-E=2[讲]然而，分子间还有其他作用力的分子晶体，如我们最熟悉的冰，水分子之间的主要作用力是氢键(当然也存在范德华力)，从图3—11可见，在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。尽管氢键比共价键弱得多，不属于化学键，却跟共价键一样具有方向性，即氢键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4个相邻水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子的空间

6、利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4℃时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小。[讲]有一种晶体叫做干冰，是CO2的晶体，干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，而熔点却比冰低得多，在常压下极易升华。而且，由于干冰中的CO2分子之间只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻分子，密度比冰的高。干冰在工业上广泛用作制冷剂。[板书]②干冰：CO2的晶体。分子间存在范德华力，熔点低，易升华，制冷剂。[投影]干冰极其晶胞：［投影］面心立方a［讲］每个CO2分子紧邻12个CO2分子（同层4个

7、、上层4个、下层4个），三个互相垂直的平面上各4个。则此晶胞中的CO2分子数为4。大多数分子晶体具有这种结构特征。［讲］与密堆积相对的，是非密堆积。有分子间氢键——氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙.这种晶体不具有分子密堆积特征。如：HF、NH3、冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。[板书]（2）冰的晶体：氢键型晶体、每个水分子周围只有4个紧邻的水分子、正四面体形。特点：4℃密度最大。[投影]冰和液态水结构对比：［讲］水形成的晶体特征是所有水分子以氢键的结合一起形成链状或层状