分子间作用力 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。
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。