《原子晶体与分子晶体第一课时》课件2

有分子间氢键——氢键具有方向性,使晶体 氢键具有方向性, 有分子间氢键 氢键具有方向性 中的空间利率不高,留有相当大的空隙. 中的空间利率不高,留有相当大的空隙.这种晶 不具有分子密堆积特征。 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）。 每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。
科学视野 天然气水合物——一种潜在的能源 天然气水合物 一种潜在的能源
科学视野：天然气水合物 一种潜在的能源 科学视野：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。 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 19世纪初的英国化学家 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Cl2·8H20的水 戴维，他发现氯可形成化学式为Cl 8H 合物晶体。20世纪末，科学家发现海底存在大 合物晶体。20世纪末， 世纪末 量天然气水合物晶体。 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。 分是甲烷， 因而又称甲烷水合物。它的外形 像冰， 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”……… 燃的甲烷，因而又称“： 1.概念：分子间以分子间作用力（ 范德华力， 概念 氢键）相结合的晶体叫分子晶体。 2.构成粒子 2.构成粒子：分子（构成分子的原子间以共价键 构成粒子 结合） 3.构成分子间的相互作用 3.构成分子间的相互作用：分子间作用力。 构成分子间的相互作用 4.气化或熔化是破坏的作用力 4.气化或熔化是破坏的作用力：分子间作用力。 气化或熔化是破坏的作用力
分子的密堆积
（与CO2分子距离最近的 分子共有12 12个 CO2分子共有12个 ）
干冰的晶体结构图
分子的非密堆积

Si o
109º28´
共价键
探究思考 1、怎样从原子结构的角度理解金刚石、
碳化硅、硅的熔点和硬度依次下降?
2．“具有共价键的晶体叫做原子晶体 ”。这种说法对吗?为什么?
知识拓展－石墨
石 墨 晶 体 结 构
石墨
• 1、石墨为什么很软？ 石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合， 容易滑动，所以石墨很软。
题目：最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示。 分子间以分子间作用力结合
为__2_，每个C SiO2 、Al2O3等
石墨中C－C夹角为120☉， C－C键长为 1.
（2）某些非金属化合物
完全拥有C－C 固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电
石墨中C－C夹角为120☉， C－C键长为 1.
式是 ( C )
A．TiC B．Ti4C4， C．Ti14C13 D．Ti13C14
石墨中C－C夹角为120☉， C－C键长为 1. 分子间以分子间作用力结合 题目：最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示。
第二节 分子晶体与原子晶体 石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。
42×10－10 m层间距 35× 10－10 m 熔沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂一般不导电，延展性差。 全刚石不能被任何天然矿物刻划出封痕，因而是最硬的。 这些四面体向空间发展，构成一个坚实的、彼此联结的空间网状晶体。 石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。 硬度有不同的标度，最普通的硬度标度是划痕硬度，即莫氏硬度，以固体互相刻划时出现刻痕的固体的硬度较低。 （1）某些非金属单质 每个 C-C键长相等，键角均为109。 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构 固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电 5、一般宏观性质： 固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电

分子间作用力较弱， 因此分子晶体的硬度 较低。
分子晶体的特点
分子间作用力较小，导致分子晶 体熔点较低。
由于分子间作用力较小，分子晶 体的硬度较低。
分子晶体中不存在共价键，因此 其物理性质和化学性质与原子晶
体和离子晶体存在较大差异。
分子晶体的应用
由于分子晶体的熔点较低，因此常用于制造塑料、橡胶等材料。
气相沉积法
将元素或化合物加热至气态，然 后在冷却剂表面凝结成晶体。
液相外延法
将一种元素或化合物的液态溶液涂 覆在另一种元素或化合物的基片上 ，通过蒸发溶剂或降低温度使溶液 结晶。
高温合成法
将元素或化合物在高温下熔融，然 后缓慢冷却至室温，使晶体从熔融 液中析出。
制备方法的比较和选择
熔融法和气相沉积法的优点是操作简单，适用于大规 模生产。溶剂法的优点是可以通过控制溶剂的浓度和 温度来控制晶体的生长速度和形态。液相外延法的优 点是可以通过控制涂覆的厚度和温度来控制晶体的结 构和形态。
分子晶体和原子晶体课件公开课
contents
目录
• 分子晶体简介 • 原子晶体简介 • 分子晶体与原子晶体的比较 • 分子晶体和原子晶体的制备方法 • 分子晶体和原子晶体的未来发展
01
分子晶体简介
分子晶体的定义
分子晶体是由分子通 过分子间作用力（范 德华力）相互结合形 成的晶体。
分子晶体中不存在共 价键，每个分子都是 独立的单元。
原子晶体的特点
01
02
03
高硬度
原子晶体硬度高，因为共 价键的强度很高。
高熔点
由于共价键的强相互作用 ，原子晶体通常具有很高 的熔点。
规则的晶体结构
原子晶体具有规则的晶体 结构，这决定了其物理和 化学性质。

讨论
CO2和SiO2的一些物理性质如下所示，通过 比较，判断SiO2晶体是否属于分子晶体。 熔点/oC 状态（室温）
CO2
SiO2
-56.2
1723
气态
固态
结论：SiO2不是分子晶体。 那么SiO2是什么晶体呢？
二、原子晶体
1、定义：原子间以共价键相结合而形成 的空间网状结构的晶体。
2、构成微粒：原子
例3、单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据
金刚石 熔点 >3823 沸点 5100 硬度 10
晶体硅 1683 2628 7.0
晶体硼 2573 2823 9.5
无小分子存在。
4、原子晶体熔、沸点比较规律
在共价键形成的原子晶体中，原子半 径小的，键长短，键能大，晶体的熔、沸 点高。如：金刚石 > 碳化硅 > 晶体硅
〖思考〗为何金刚石的熔沸点高于硅？ C-C键能大于Si-Si和Ge-Ge键，难破坏 〖思考〗为何CO2熔沸点低？而破坏CO2分子 却比SiO2更难？ 因为CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体， 所以熔化时CO2是破坏范德华力而SiO2是破 坏化学键。所以SiO2熔沸点高。 破坏CO2分子与SiO2时，都是破坏共价 健，而C-O键能>Si-O键能，所以CO2分子更 稳定。
〖思考1〗是不是在分子晶体中分子间
只存在范德华力？ 不对，分子间氢键也是一种分子 间作用力，如冰中就同时存着范德华 力和氢键。
6、分子晶体结构特征
（1）密堆积
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。
（2）非密堆积
分子的密堆积
7、典型的原子晶体