高三化学分子间作用力和分子晶体
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分子间作用力分子晶体分子晶体(molecular crystal)是由分子间的非共价作用力形成的晶体结构。
这种晶体结构由分散的分子通过弱的相互作用力组成,而不是由金属键或离子键组成的。
分子晶体是一类非常常见的晶体类型,包括有机晶体、冰晶体等。
范德华力是一种由于分子间电子云的偶极瞬时极化而产生的相互作用力。
它是分子晶体中最弱的一种作用力,但也是最普遍和最重要的。
范德华力随着分子间的距离增加而减弱,但随着分子间电荷分布的改变而变化。
范德华力的强度取决于分子的极性和大小。
氢键是另一种重要的分子间作用力。
它是一种特殊的电荷间相互作用力,通常涉及一个氢原子与一个电负性较大的原子(如氮、氧、氟)之间形成的相互作用。
氢键是一种强作用力,能够使分子更紧密地结合在一起。
它在水分子中的作用是形成水的固态结构(冰)的重要原因。
氢键也在很多有机分子晶体中起到关键作用。
π-π相互作用是一种特殊的分子间力,通常涉及芳香环中的π电子云之间的相互作用。
这种相互作用可以使芳香环平行排列并相互叠加,从而增强晶体的稳定性。
π-π相互作用对于一些有机分子晶体,如芳香族化合物晶体,具有重要的作用。
除了这些主要的分子间作用力,还有其他一些较弱的作用力也可以参与分子晶体的形成,例如离域电子的相互作用和疏水作用等。
分子晶体具有一些独特的性质和应用。
首先,它们通常具有较低的硬度和脆性,这是由于它们之间的非共价作用力较弱所致。
其次,分子晶体通常是电绝缘体,因为它们之间没有可以形成导电电子的共价键。
此外,由于分子晶体中分子之间的间隙,它们通常对溶剂和小分子具有较高的吸附能力。
这些特性使得分子晶体在材料科学、化学和生物学等领域具有广泛的应用,如药物晶体工程、分子传感器、光电器件等。
总之,分子间作用力是分子晶体形成的关键因素。
范德华力、氢键和π-π相互作用等主要作用力共同作用,通过将分子组装在一起形成晶体结构。
分子晶体具有一系列特殊性质和应用,成为材料科学和化学研究中的重要主题。
选修三分子晶体和共价晶体知识点梳理(一)分子晶体:构成晶体的微粒间通过分子间作用力相互作用所形成的晶体,称为分子晶体。
分子晶体中存在的微粒是分子,不存在离子。
较典型的分子晶体有非金属氢化物,部分非金属单质,部分非金属氧化物,几乎所有的酸,绝大多数有机物的晶体等。
分子晶体中存在的相互作用力主要是分子间作用力,它是分子间存在着一种把分子聚集在一起的作用力,叫做分子间作用力,也叫范德华力。
分子间作用力只影响物质的熔沸点、硬度、密度等物理性质,分子晶体一般都是绝缘体,熔融状态不导电。
对于某些含有电负性很大的元素的原子和氢原子的分子,分子间还可以通过氢键相互作用。
氢键的形成条件:它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力形成,(它不属于化学键)一般表示为X-H…Y。
这种静电吸引作用就是氢键。
氢键同样只影响物质的熔沸点和密度,对物质的化学性质没有影响分子晶体的结构特征:没有氢键的分子密堆积排列,如CO2等分子晶体,分子间的作用力主要是分子间作用力,以一个分子为中心,每个分子周围有12个紧邻的分子存在。
还有一类分子晶体,其结构中不仅存在分子间作用力,同时还存在氢键,如:冰。
此时,水分子间的主要作用力是氢键,每个水分子周围只有4个水分子与之相邻。
称为非密堆积结构。
说明:1、分子晶体的构成微粒是分子,分子中各原子一般以共价键相结合。
因此,大多数共价化合物所形成的晶体为分子晶体。
如:部分非金属单质、非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸以及绝大多数的有机物等都属于分子晶体。
但并不是所有的分子晶体中都存在共价键,如:由单原子构成的稀有气体分子中就不存在化学键。
也不是共价化合物都是分子晶体,如二氧化硅等物质属于原子晶体。
2、由于构成晶体的微粒是分子,因此分子晶体的化学式可以表示其分子式,即只有分子晶体才存在分子式。
3、分子晶体的微粒间以分子间作用力或氢键相结合,因此,分子晶体具有熔沸点低、硬度密度小,较易熔化和挥发等物理性质。
高三必修三知识点(化学生物物理)(实用版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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第二节分子晶体和共价晶体一、分子晶体1.概念:只含分子的晶体。
2.粒子间的作用分子晶体中相邻的分子间以分子间作用力相互吸引。
3.常见分子晶体及物质类别【注】稀有气体为的分子为单原子分子,因此,有稀有气体单质形成的晶体也是分子晶体。
4.物理特性(1)分子晶体的熔、沸点较低,密度较小,硬度较小,较易熔化和挥发,部分分子晶体易升华,(如干冰、碘、红磷等)。
(2)一般是绝缘体。
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。
(3)溶解性符合“相似相溶规律”。
【注】分子晶体熔、沸点高低的比较规律①分子晶体中分子间作用力越大,物质熔、沸点越高,反之越低。
②具有氢键的分子晶体,熔、沸点反常高。
5.分子晶体的常见堆积方式6.常见分子晶体的结构分析(1)冰①水分子之间的主要作用力是氢键,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4个相邻水分子互相吸引。
(2)干冰①干冰中的CO 2分子间只存在范德华力,不存在氢键。
②每个晶胞中有4个CO 2分子,12个原子。
每个CO 2分子周围等距离紧邻的CO 2分子数为12个。
【注】冰晶体中,每个水分子与其他4个水分子形成氢键,每个水分子平均形成2个氢键(每个氢键由2个水分子均摊,故4×21=2)二、共价晶体1.定义:所有原子都以共价键相互结合形成共价键三维骨架结构的晶体叫共价晶体。
2.构成微粒及微粒间的作用力共价晶体⎩⎨⎧ 构成粒子:原子粒子间作用力:共价键【注】①共价晶体中不存在单个分子,因此,共价晶体的化学式不代表其实际组成,只表示其组成的原子个数比。
①共价晶体融化时被破坏的作用力是共价键。
①共价晶体中只有共价键,但含有共价键的晶体不一定是共价晶体。
如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。
3.常见的共价晶体4.共价晶体的物理性质(1)熔点很高。
第四单元分子间作用力分子晶体
【复习目标】
2、知道分子晶体的涵义,能解释分子晶体的结构与性质的关系。
3、知道分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
【知识要点】
一、范德华力与物质性质
1、范德华力的定义:。
2、范德华力的特点:
3、影响范德华力的因素:、以及等。
对组成和结构相似的分子,其范德华力一般随着相对分子质量的增大而。
4、范德华力对物质性质的影响:范德华力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。
范德华力越大,物质熔沸点就。
二、氢键与物质性质
1、氢键的定义:。
2、氢键的表示形式:。
3、氢键形成条件:。
4、氢键类型:。
5、氢键的特点:。
6、氢键的键能:比化学键,比范德华力。
7、氢键对物质性质的影响:形成氢键使物质有的熔沸点(如HF、H2O、NH3等);使物质溶于水(如NH3、C2H5OH、CH3COOH等);解释一些反常现象(如水结冰体积膨胀等)。
三、分子晶体
1、定义:。
2、构成微粒:。
3、微粒间作用力:。
4、熔沸点、硬度:。
5、分子晶体熔沸点高低的判断: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,分子间作用力,熔沸点。
晶体类型与性质
【典型例题】
例1、解释下列问题:
(1)CCl4是液体,CH4和CF4是气体,SiCl4是固体(温度下);
(2)BeO的熔点高于LiF
(3)HF的熔点高于HCl
(4)SiO2的熔点高于SO2
(5)NaF的熔点高于NaCl
[解析]本题主要考查微粒之间的作用对物质性质的影响。
(1)微粒之间作用力为范德华力,随着相对分子质量的增大,熔沸点依次升高。
(2)BeO的晶格能比LiF大,熔沸点高。
(3)HF中存在氢键。
(4)SiO2是原子晶体,SO2是分子晶体。
(5)NaF离子键比NaCl中离子键强。
答案:略
变形题:下列各组物质中,按熔点由低到高顺序排列正确的是()
A、O2、I2、Hg
B、CO、KCl、SiO2
C、Na、K、Rb
D、SiC、NaCl、SO2答案:B
例1、下列物质中不存在氢键的是()
A、冰醋酸中醋酸分子之间
B、液态氟化氢中氟化氢分子之间
C、一水合氨分子中的氨分子与水分子之间
D、可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子之间
[解析]只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键,分子之间才可能形成氢键,C-H不是强极性共价键。
答案:D
变形题:下列分子中不能形成氢键的是()
A、NH3
B、N2H4
C、C2H5OH
D、CH4
答案:D
例2、下列物质的变化,破坏的主要是分子间力的是()
A、碘单质的升华
B、NaCl溶于水
C、将水加热变为气态
D、NH4Cl受热分解
[解析]碘的升华,只是状态发生了变化,破坏的是分子间力,没有破坏化学键;NaCl 溶于水,会破坏离子键;水由液态变为气态,破坏的是分子间力(包括氢键);NH4Cl 受热分解,破坏的是化学键(包括共价键和离子键)
答案AC
变形题:下列每组物质发生状态变化所克服的微粒间相互作用,属于同种类型的是()
A、食盐和蔗糖的熔化
B、钠和硫熔化
C、碘和干冰升华
D、二氧化硅和Na2O熔化
例3、请解释物质的下列性质:
(1)氨(NH3)极易溶于水。
(2)氟化氢的熔点比氯化氢的高。
[解析]本题旨在考查氢键的类型和氢键对物质性质的影响,如熔点、沸点、溶解性等。
答案:(1)氨分子与水分子之间形成氢键,从而使氨气的溶解性增大。
(2)HF分子之间存在氢键,固体熔化时必须破坏分子间氢键消耗较多的能量。
变形题:乙醇和二甲醚的化学组成均为C2H6O,但乙醇的沸点为78.5ºC,而二甲醚的沸点为―23ºC,为何原因?
答案:乙醇和二甲醚的化学组成相同,两者的相对分子质量也相同,但乙醇分子之间能形成氢键,使分子间产生了较强的结合力,沸腾时需要提供更多的能量去破坏分子间氢键,而二甲醚分子分子间没有氢键,所以乙醇的熔点比二甲醚的高。
3、四种晶体的比较。