离子晶体、分子晶体和原子晶体
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原子晶体分子晶体和离子晶体的判断原子晶体分子晶体和离子晶体
原子晶体是由原子组成的晶体。
它由沿有序排列且彼此间有固定距离的原子或分子组成,其中可以包括气体,液体或固体的微粒。
由于原子的吸引力,它们形成了一个非常稳定的晶格,具有独特的结构特征。
原子晶体常常表现为固体,例如石墨、金刚石和金红石,都是一种原子晶体。
分子晶体是由更大的分子组成的晶体。
它们由具有高度有序并彼此间有固定距离的原子或分子组成,是一种有形态的物质。
与原子晶体不同,它们以不同形体组合而成,例如,聚苯乙烯就是一种很常见的分子晶体,是由苯乙烯分子以奇数多功能组成而构成的晶体体系。
离子晶体是由带有负号或正号电荷的离子组成的晶体。
它在电场下会受到强烈的离子互斥力的作用,形成一定的有规律的晶体结构,结构较易被打乱,比较容易改变,在物理和化学上常有很大的许多区别。
例如,KCl、NaCl等常见的盐类离子晶体,以及数种酸类复合物的离子晶体。
总而言之,原子晶体由单个原子组成,分子晶体由更大的分子组成,离子晶体由带有负号或正号电荷的离子组成,但均具有有序的晶体结构,是一种稳定、有形态的物质。
课题:离子晶体、分子晶体和原子晶体(17)【目标要求】1.掌握相邻原子间通过共价键结合而成空间网状结构的晶体属于原子晶体。
2.以金刚石为例,了解原子晶体的物理性质(熔、沸点,导电性和溶解性)》》学习过程《〈三、原子晶体(学生自学完成)1.原子晶体:相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。
2.构成粒子:______________;粒子间的作用______________。
3.原子晶体的物理性质(1)熔、沸点__________,硬度___________(2) ______________一般的溶剂。
(3)______________导电。
※:原子晶体具备以上物理性质的原因____________________________※:原子晶体的化学式是否可以代表其分子式________,原因___________________。
4.原子晶体中原子的个数与共价键数间的比例关系:※:常见的原子晶体有____________________________等,他们的原子个数与共价键的关系分别为:___________________________________________________________________ ________________________________________________________________。
5.判断晶体类型的依据(1)看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用。
对分子晶体,构成晶体的微粒是______________,微粒间的相互作用是___________;对于离子晶体,构成晶体的是微粒是______________,微粒间的相互作__________键。
对于原子晶体,构成晶体的微粒是_______,微粒间的相互作用是___________键。
(2)看物质的物理性质(如:熔、沸点或硬度)。
一般情况下,不同类晶体熔点高低顺序是 ________晶体>_______晶体>_______晶体。
高中化学常见晶体篇一:高中化学----总结:四大晶体总结:四大晶体晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体概念离子间离子键原子间共价键分子间分子力金属离子和e金属键晶体质点阴、阳离子原子分子金属离子原子和e作用力离子键共价键分子间力金属键物理性质熔沸点较高很高很低一般高少数低硬度较硬很硬硬度小多数硬少数软溶解性易溶于水难溶任何溶剂相似相溶难溶导电性溶、熔可硅、石墨可部分水溶液可固、熔可实例盐MOH MO C Si SiO2 SiC HX XOn HXOn 金属或合金1.各种晶体中的化学键⑴离子晶体: 一定有离子键,可能有共价键(极性键、非极性键、配位键)⑵分子晶体:一定没有离子键,可能有极性键、非极性键、配位键; 也可能根本没有化学键。
⑶原子晶体:一定没有离子键,可能有极性键、非极性键.⑷金属晶体: 只有金属键2、物质熔沸点高低比较规律(1)晶体内微粒间作用力越大,熔沸点越高,只有分子晶体熔化时不破坏化学键。
(2)不同晶体(一般情况下):原子晶体>离子晶体>分子晶体熔点:上千度~几千度近千度~几百度多数零下最多几百度(3)相同条件下一般地说熔沸点:固态>液态>气态2、物质熔沸点高低比较规律(4)同种晶体离子晶体:比较离子键强弱,离子半径越小,电荷越多,熔沸点越高MgOMgCl2NaClKClKBr原子晶体:比较共价键强弱(看键能和键长)金刚石(C) 水晶(SiO2) SiC Si分子晶体:比较分子间力(和分子内的共价键的强弱无关)1)组成和结构相似时,分子量越大熔沸点越高F2<Cl2<Br2<I2; HCl< HBr <HI; CF4< CCl4 < CBr4 < CI4;N2<O2 ; 同系物熔沸点的比较2)同分异构体:支链越多熔沸点越低正戊烷异戊烷新戊烷金属晶体:比较金属键,金属原子半径越小,价电子数越多,熔沸点越高。
金属晶体、分子晶体、原子晶体和离子晶体金属晶体:由金属键形成的单质晶体。
金属单质及一些金属合金都属于金属晶体,例如镁、铝、铁和铜等。
金属晶体中存在金属离子(或金属原子)和自由电子,金属离子(或金属原子)总是紧密地堆积在一起,金属离子和自由电子之间存在较强烈的金属键,自由电子在整个晶体中自由运动,金属具有共同的特性,如金属有光泽、不透明,是热和电的良导体,有良好的延展性和机械强度。
大多数金属具有较高的熔点和硬度,金属晶体中,金属离子排列越紧密,金属离子的半径越小、离子电荷越高,金属键越强,金属的熔、沸点越高。
例如周期系IA族金属由上而下,随着金属离子半径的增大,熔、沸点递减。
第三周期金属按Na、Mg、Al顺序,熔沸点递增。
根据中学阶段所学的知识。
金属晶体都是金属单质,构成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子(也就是金属的价电子)。
分子晶体:分子间以范德华力相互结合形成的晶体。
大多数非金属单质及其形成的化合物如干冰(CO2)、I2、大多数有机物,其固态均为分子晶体。
分子晶体是由分子组成,可以是极性分子,也可以是非极性分子。
分子间的作用力很弱,分子晶体具有较低的熔、沸点,硬度小、易挥发,许多物质在常温下呈气态或液态,例如O2、CO2是气体,乙醇、冰醋酸是液体。
同类型分子的晶体,其熔、沸点随分子量的增加而升高,例如卤素单质的熔、沸点按F2、Cl2、Br2、I2顺序递增;非金属元素的氢化物,按周期系同主族由上而下熔沸点升高;有机物的同系物随碳原子数的增加,熔沸点升高。
但HF、H2O、NH3、CH3CH2OH等分子间,除存在范德华力外,还有氢键的作用力,它们的熔沸点较高。
分子组成的物质,其溶解性遵守“相似相溶[1]”原理,极性分子易溶于极性溶剂,非极性分子易溶于非极性的有机溶剂,例如NH3、HCl极易溶于水,难溶于CCl4和苯;而Br2、I2难溶于水,易溶于CCl4、苯等有机溶剂。
根据此性质,可用CCl4、苯等溶剂将Br2和I2从它们的水溶液中萃取、分离出来。
怎样区分物质是由离子,原子还是分子构成的?
金属和非金属组成的物质一般是由离子构成的;金属单质是由原子构成的;由不同种非金属构成的物质中,酸是由分子构成的,还有一部分由原子构成的。
离子晶体,如金属和非金属或其他原子团、铵盐一般是离子构成的,大部分盐都是
原子晶体,如二氧化硅、氮化硅、金刚石、碳化硅、硅等由原子构成
分子晶体,如氯化铝(特殊)、非金属组成的(铵盐除外)大多数都是分子晶体
熔融状态下可导电的——由离子组成
水溶液状态下可导电,熔融状态下不导电的——由分子组成都不导电的——由原子组成
离子构成的(也叫离子化合物)有:NaCI、K2CO3、NaOH、NH4CI等,一般是含有金属阳离子(或NH4+)的化合物。
AICI3除外。
它们固体时都叫离子晶体。
分子构成的有:H2O、NH3〃H2O、CH4、CO2、HCI等,一般是除了离子化合物以外的化合物。
和H2、O2、He等大多数非金属单质。
它们固体时都叫分子晶体。
原子构成的有:SiO2、金刚石、SiC、AIN、Si3N4、BN等少数几个物质。
它们固体时都叫原子晶体。
一、学习目标1.掌握分子间作用力和氢键对物质的物理性质的影响。
2.掌握构成分子晶体的微粒,分子晶体的物理特性。
3.了解物质的“相似相溶”原理。
二、学习过程(一)引入新课[复习提问]1.常温下氟是淡黄绿色的;氯是黄绿色的;溴是深棕红色的;碘是紫黑色的。
卤素单质常温下状态不同的原因是。
[新授内容]分子晶体、相似相溶原理一、知识要点(学生自学完成)1.分子间作用力(1)分子间作用力_________________;又称范德华力。
分子间作用力存在于______________________之间。
(2)影响因素:①分子的极性②组成和结构相似的:2.分子晶体(1)定义:________________________________(2)构成微粒________________________________(3)粒子间的作用力:________________________________(4)分子晶体一般物质类别________________________________(5)分子晶体的物理性质________________________________________________二、要点点拨1.结构对性质的影响:构成分子晶体的粒子是分子,分子间以分子间作用力而结合,而分子之间作用力是一种比较弱的作用。
比化学键弱的多。
因此造成分子晶体的硬度小,熔、沸点低(与离子晶体相比较)。
分子晶体无论是液态时,还是固态时,存在的都是分子,不存在可以导电的粒子(阴、阳离子或电子),故分子晶体熔融或固态时都不导电,由此性质,可判断晶体为分子晶体。
2.氢键:对于hf、h20、nh3熔、沸点反常,原因在于三者都是极性分子(极性很强)分子间作用力很大,超出了一般的分子间作用力的范围(实属氢键)。
是介于分子间作用力和化学键之间的一种特殊的分子间作用力,因此,它们的熔、沸点反常。
4.影响分子间作用力的因素:①分子的极性②相对分子质量的大小。
不同晶体导电的原因
不同晶体导电的原因与其内部的电子状态和晶体结构密切相关。
以下是针对几种不同类型晶体的解释:
1.金属晶体:金属内部存在大量可以自由移动的自由电子,这些自由电子在电场力的作用
下定向移动而形成电流,使金属能够导电。
典型的金属导体有铜、银和金。
2.半导体:半导体中的价带和导带之间有一个较小的禁带,使得一定数量的电子能在适当
的条件下(如温度或光照)跃迁到导带中,从而产生导电性。
此外,当电子从价带跃迁到导带时,价带会留下一个空位,称为“空穴”,空穴也可以作为一种载流子,对导电性有贡献。
典型的半导体有硅和锗。
3.离子晶体:离子晶体在固态时离子不能自由移动,因此不导电。
但是,当离子晶体熔融
或溶于水时,离子能够自由移动,从而在外界电场作用下导电。
4.分子晶体和原子晶体:这些晶体类型的导电性取决于它们是否能够电离出自由移动的离
子。
如果它们能够在水溶液中电离出离子,那么它们就可以导电。
然而,在固态下,分子晶体和原子晶体通常不导电。
此外,对于单晶体和多晶体而言,单晶体的导电性通常优于多晶体。
这是因为单晶体中的载流子遭受散射的几率较小,迁移率较高,因此导电性较好。
而多晶体中的晶粒间界会严重散射载流子,导致迁移率降低,导电性相对较差。
总之,不同类型晶体的导电性取决于其内部的电子状态和晶体结构以及外部条件(如温度、光照等)。
离子晶体、分子晶体和原子晶体
[学法指导]
在学习中要加强对化学键中的非极性键、极性键、离子键、晶体类型及结构的认识与理解;在掌握微粒半径递变规律的基础上,分析离子晶体、原子晶体、分子晶体的熔点、沸点等物理性质的变化规律;并在认识晶体的空间结构的过程中,培养空间想象能力及思维的严密性和抽象性。
同时,关于晶体空间结构的问题,很容易与数学等学科知识结合起来,在综合题的命题方法具有广阔的空间,因此,一定要把握基础、领会实质,建立同类题的解题策略和相应的思维模式。
[要点分析]
一、晶体
固体可以分为两种存在形式:晶体和非晶体。
晶体的分布非常广泛,自然界的固体物质中,绝大多数是晶体。
气体、液体和非晶体在一定条件下也可转变为晶体。
晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体。
晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列,从而使晶体内部各个部分的宏观性质是相同的,而且具有固定的熔点和规则的几何外形。
NaCl晶体结构
食盐晶体金刚石晶体金刚石晶体模型钻石
C60分子
二、晶体结构
1.几种晶体的结构、性质比较
2.几种典型的晶体结构:
(1)NaCl晶体(如图1):每个Na+周围有6个Cl-,每个Cl-周围有6个Na+,离子个数比为1:1。
(2)CsCl晶体(如图2):每个Cl-周围有8个Cs+,每个Cs+周围有8个Cl-;距离Cs+最近的且距离相等的Cs+有6个,距离每个Cl-最近的且距离相等的Cl-也有6个,Cs+和Cl-的离子个数比为1:1。
(3)金刚石(如图3):每个碳原子都被相邻的四个碳原子包围,以共价键结合成为正四面体结构并向空间发展,键角都是109º28',最小的碳环上有六个碳原子。
(4)石墨(如图4、5):层状结构,每一层内,碳原子以正六边形排列成平面的网状结构,每个正六边形平均拥有两个碳原子。
片层间存在范德华力,是混合型晶体。
熔点比金刚石高。
(5)干冰(如图6):分子晶体,每个CO2分子周围紧邻其他12个CO2分子。
(6)SiO2:原子晶体,空间网状结构,Si原子构成正四面体,O原子位于Si-Si键中间。
(SiO2晶体中不存在SiO2分子,只是由于Si原子和O原子个数比为1∶2,才得出二氧化硅的化学式为SiO2)
紫水晶大水晶二氧化晶体模型
3.离子晶体化学式的确定
确定离子晶体的化学式实际上是确定晶体中粒子个数比。
其方法如下:
(1)处于顶点的粒子,同时为8个晶胞所共有,每个粒子有1/8属于该晶胞。
(2)处于棱上的粒子同时为4个晶胞共有,每个粒子有1/4属于该晶胞。
(3)处于面心上的粒子,同时为2个晶胞共有,每个粒子有1/2属于该晶胞。
(4)处于晶胞体心的粒子,则完全属于该晶胞。
4.根据物质的物理性质判断晶体的类型
(1)在常温下呈气态或液态的物质,其晶体应属于分子晶体(Hg除外),如H2O、H2等。
对于稀有气体,虽然构成物质的微粒为原子,但应看作单原子分子,因为微粒间的相互作用力是范德华力,而非共价键。
(2)在熔融状态下能导电的晶体(化合物)是离子晶体。
如:NaCl熔融后电离出Na+和
Cl-,能自由移动,所以能导电。
(3)有较高的熔、沸点,硬度大,并且难溶于水的物质大多为原子晶体,如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。
(4)易升华的物质大多为分子晶体。
三、分子间作用力和氢键
1.分子间作用力
分子间作用力又叫范德华力,是分子与分子之间微弱的相互作用,它不属于化学键范畴。
分子间作用力广泛存在于分子与分子之间,由于相互作用很弱,因此只有分子与分子充分接近时,分子间才有作用力。
2.氢键
氢键是在分子间形成的,该分子中必须含有氢原子,且另一种原子吸引电子的能力很强(具体有F、O、N三种元素),只有这样才能形成氢键。
常见的能形成氢键的分子主要有HF、H2O、NH3等。
氢键的实质也是静电作用,氢键的强度比分子间作用力稍强,但比化学键弱的多,它仍不属于化学键范畴。
氢键对物质熔、沸点的影响结果是使物质的熔点和沸点均升高。
例如H2O和H2S的组成与结构相似,相对分子质量H2S>H2O,若仅以分子间作用力论,H2S的熔、沸点应大于H2O,可实际上H2O在常温状态下是液态,而H2S在通常状态下是气态,说明H2O的熔、沸点比H2S高,原因就是H2O分子中存在H…O键。
四、物质的熔沸点比较及规律
(1)不同类型的晶体,一般来讲,熔沸点按原子晶体>离子晶体>分子晶体。
(2)由共价键形成的原子晶体中,原子半径越小的,键长越短,键能越大,晶体的熔、沸点越高。
如熔点:金刚石>石英>碳化硅>晶体硅。
(3)离子晶体比较离子键的强弱。
一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用就越强,其离子晶体的熔沸点就越高,如熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
(4)分子晶体:组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,熔沸点越高;如Cl2<Br2<I2。
组成和结构不相似的物质,分子极性越大,其熔沸点就越高,如熔、沸点:CO>N2。
[例题分析]
例1.下面的叙述正确的是
A、离子化合物中可能含有共价键
B、分子晶体中不会有离子键
C、分子晶体中的分子内一定有共价键
D、原子晶体中一定有非极性共价键
[分析与解答]
若离子化合物中某种离子由两种或两种以上元素组成。
如NH4+、OH-、SO42-等。
则其离子内部有共价键。
分子晶体的构成微粒是分子,分子间只有分子间作用力,分子内除稀有气体外,都只有共价键,故(A)、(B)正确。
(C)未提到稀有气体分子是单原子分子,无任何化学键。
由两种原子形成的原子晶体SiO2等,其原子间以极性键结合,无非极性键。
故正确答案为(A)、(B)。
例2.下列各组物质的晶体中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是
A、SO2和SiO2
B、CO2和H2O
C、NaCl和HCl
D、CCl4和KCl
[分析与解答]
A、SO2和SiO2的化学键相同,都是极性共价键,但晶体类型不同,SO2是分子晶体,SiO2是原子晶体;
B、CO2和H2O的化学键都是共价键,且都属于分子晶体;
C中的NaCl和HCl化学键类型不同,NaCl为离子键,HCl为极性共价键,且晶体类型也不同,NaCl为离子晶体,HCl为分子晶体;
D中CCl4和KCl的化学键不同,CCl4是极性共价键,KCl中是离子键且晶体类型也不同,CCl4为分子晶体,KCl为离子晶体。
故正确答案为选项B。
例3.
(1)中学教材上图示了NaCl晶体结构,它向三维空间延伸得到完美晶体。
NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同,Ni2+与最邻近O2-的核间距离为a×10-8cm,计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7g·mol-1)。
(2)天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷。
例如在某种NiO晶体中就存在如图7所示的缺陷:一个Ni2+空缺,另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。
其结果晶体仍呈电中性,但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。
某氧化镍品组成为Ni0.97O,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。
[分析与解答]
(1)
根据NaCl晶体结构,隔离出一个小立体(如图8),小立方体的每个顶点离子为8个小立
方本共用,因此小立方体含O2-:4×=,含Ni2+:4×=,即每个小立方体含有个(Ni2+-O2-)离子对。
则若含有1mol NiO,需2N A个小立方体,
所以密度r=
(2)
设1mol Ni0.97O中含Ni3+ xmol,Ni2+ (0.97-x)mol
根据晶体呈电中性3x mol +2(0.97-x)mol=2×1mol
解之x=0.06,Ni2+为(0.97-x)mol=0.91mol
离子数之比Ni3+:Ni2+=0.06:0.91=6:91
另解:
也可由题设的演变过程,用数学方法处理。
设1mol晶体中存在xmol缺陷,同时有2xmol Ni3+,取代了2x mol Ni2+,所以Ni3+的个数2x与Ni2+的个数(1-x-2x)之和为0.97,即:2x+(1-x-2x)=0.97,x=0.03。
∴Ni3+:Ni2+个数比=2x:(1-3x)=2×0.03:(1-3×0.03)=6:91。