分子间作用力 分子晶体
- 格式:ppt
- 大小:1.15 MB
- 文档页数:27
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。
第11讲分子晶体考点导航知识精讲知识点一:一、分子晶体及其结构特点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相互吸引。
【答案】分子间作用力3.常见分子晶体及物质类别物质种类实例所有H2O、NH3、CH4等部分卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等部分CO2、P4O10、SO2、SO3等几乎所有的HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等绝大多数苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等【答案】非金属氢化物非金属单质非金属氧化物酸有机物4.分子晶体的常见堆积方式分子间作用力堆积方式实例范德华力分子采用,如C60、干冰、I2、O2每个分子周围有 个紧邻的分子范德华 力、分子不采用 ,每个分子周围紧邻的分子少于12个如HF 、NH 3、冰【答案】密堆积 12 氢键 密堆积 【即学即练1】1.晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元,C 60晶胞结构如下图所示,下列说法正确的是A .C 60摩尔质量是720B .C 60与苯互为同素异形体 C .C 60晶体中仅存在范德华力D .每个C 60分子周围与它距离最近且等距离的C 60分子有12个 【答案】D【解析】A .C 60的摩尔质量为720g/mol ,A 错误;B .由同种元素形成的不同种单质互为同素异形体,而苯是碳氢形成的化合物,B 错误;C .C 60属于分子晶体,晶体中不仅存在范德华力,还存在碳与碳之间的共价键,C 错误;D .根据晶胞的结构可知,以晶胞中顶点上的C 60分子为研究对象,与它距离最近等距离的C 60分子分布在立方体的面心上,每个C 60分子被8个立方体共用,有12个面与之相连,所以每个C 60分子周围与它距离最近等距离的C 60分子有12个,D 正确; 答案选D 。
2.下列各组物质各自形成晶体,均属于分子晶体的化合物是 A .3NH 、HD 、108C H B .3PCl 、2CO 、24H SO C .2SO 、2SiO 、25P O D .4CCl 、2Na S 、22H O【答案】B【解析】A .该组物质均属于分子晶体,NH 3、C 10H 8属于化合物,HD 属于单质,A 不符合题意; B .该组物质均是属于分子晶体的化合物,B 符合题意;C .SO 2、P 2O 5是属于分子晶体的化合物,SiO 2是属于共价晶体的化合物,C 不符合题意;D.CCl4、H2O2是属于分子晶体的化合物,Na2S是属于离子晶体的化合物,D不符合题意;故选B。
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。
高中化学| 粒子间作用力与晶体17条重要知识,纯干货,要收藏!粒子间作用力1.共价分子之间都存在着分子间作用力,它是能把分子聚集在一起的力,包括范德华力和氢键。
其实质是一种静电作用。
2.范德华力:一种普遍存在于固体、液体和气体之间的作用力,又称分子间作用力。
(1)大小:一般是金属键、离子键和共价键的1/10或1/100左右,是一种较弱的作用力,如干冰易液化,碘易升华的原因。
(2)影响范德华力大小的因素:分子的空间构型及分子中电荷的分布是否均匀等,对于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增大,如卤族元素单质范德华力:F2<Cl2<Br2<I2。
(3)范德华力对物质物理性质的影响:熔沸点:对于组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,物质的熔沸点越高(除H2O、HF、NH3)。
例如:烷烃(C n H2n+2)的熔沸点随着其相对分子质量的增加而增加,也是由于烷烃分子之间的范德华力增加所造成的。
溶解度:溶剂与溶质分子间力越大,溶质的溶解度越大。
例如:273 K,101 kPa 时,氧气在水中的溶解量(0.049 cm3·L-1)比氮气的溶解量(0.024 cm3·L-1)大,就是因为O2与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大所导致的。
3.氢键(1)当氢原子与电负性大的X原子以共价键结合时,它们之间的共用电子对强烈偏向X,使H几乎成了“裸露的质子”,这样相对显正电性的H与另一分子相对显负电性的X中的孤电子对接近并产生相互作用,这种相互作用称为氢键。
(2)氢键的存在:在X—H…Y这样的表示式中,X、Y代表电负性大而原子半径小的非金属原子,如F、O、N,氢键既可以存在于分子之间又可以存在于分子内部。
(3)氢键的大小:是化学键的1/10或1/100左右,比范德华力强。
(4)对物质物理性质的影响①熔沸点:组成和结构相似的物质,当分子间存在氢键时,熔沸点较高。
如下图所示:而分子内存在氢键时,对熔沸点无影响。
第二节分子晶体与原子晶体第1课时分子晶体一、分子晶体及其结构特点1.概念分子间通过分子间作用力相结合形成的晶体。
2.微粒间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物质类别实例所有非金属氢化物H2O、NH3、CH4等部分非金属单质卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等部分非金属氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等几乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等绝大多数有机物的晶体苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等4.两种典型分子晶体的组成与结构(1)干冰①每个晶胞中有4个CO2分子,12个原子。
②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为12个。
(2)冰①水分子之间的作用力有范德华力和氢键,但主要是氢键。
②由于氢键的方向性,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。
判断正误(1)分子晶体中,一定存在共价键和分子间作用力() (2)分子晶体中只存在分子间作用力() (3)共价化合物一定属于分子晶体() (4)干冰晶胞中含有4个CO2分子()(5)分子晶体中一定含有分子间作用力,不一定含有化学键()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√1.下列物质中,属于分子晶体的是________。
①二氧化硅 ②碘 ③食盐 ④蔗糖 ⑤磷酸答案 ②④⑤解析 由常见分子晶体对应的物质类别可知:碘、蔗糖、磷酸都属于分子晶体。
2.甲烷晶体的晶胞结构如图所示(1)晶胞中的球只代表1个__________。
(2)晶体中1个CH 4分子有______个紧邻的CH 4分子。
(3)甲烷晶体熔化时需克服______。
(4)1个CH 4晶胞中含有______个CH 4分子。
答案 (1)甲烷分子 (2)12 (3)范德华力 (4)4解析 (1)题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是1个甲烷分子。
(2)由甲烷晶胞分析,位于晶胞顶点的某一个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个,而这3个甲烷分子在晶胞的面上,因此每个都被2个晶胞共用,故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为3×8×12=12。
[课堂练习]1.二氧化碳由固体(干冰)变为气体时,下列各项发生变化的是()A、分子间距离B、极性键C、分子之间的作用力D、离子键被破坏2.固体乙醇晶体中不存在的作用力是()A、离子键B、范德华力C、极性键D、非极性键3.SiCl4的分子结构与CH4类似,下列说法中不正确的是()A.SiCl4具有正四面体的构型B.在SiCl4和CCl4晶体中,前者分子间作用力比后者大C.常温下SiCl4是气体D.SiCl4的分子中硅氯键的极性比CCl4中的碳氯键强4.下列各组物质气化或熔化时,所克服的微粒间的作用力,属同种类型的是( ) A.碘和干冰的升华 B.二氧化硅和生石灰的熔化C.氯化钠和铁的熔化 D.苯和已烷的蒸发5.分子间存在着分子作用间力的实验事实是()A.食盐、氯化钾等晶体易溶于水B.氯气在加压、降温时会变成液氯或固氯C.融化的铁水降温可铸成铁锭D.金刚石有相当大的硬度6.有关分子间作用力的说法中正确的是()A、分子间作用力可以影响某些物质的熔、沸点B、分子间作用力可以影响到由分子构成的物质的化学性质C、分子间作用力与化学健的强弱差不多D、电解水生成氢气与氧气,克服了分子间作用力7.根据人们的实践经验,一般来说,极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂,非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂,称为“相似相溶原理”,根据“相似相溶原理”判断,下列物质中,易溶于水的是,易溶于CCl4的是。
A、NH3B、HFC、I2D、Br28.下列物质的微粒中:A、氨气B、氯化钡C、氯化铵D、干冰E、苛性钠F、食盐G、冰H、氦气I、过氧化钠J、双氧水K、氢气。
⑴只有非极性键的是;⑵只有离子键的是;⑶只有极性键的是,其中又是非极性分子的是;⑷既有极性键又有非极性键的是;⑸既有离子键又有非极性键的是;⑹既有离子键又有极性键的是;⑺无任何化学键的是;⑻上述物质中存在范德华力的是;(用序号填空)。