3.2.1分子晶体 课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二节 分子晶体与共价晶体 第一课时 分子晶体 第三章 晶体结构与性质 碘（I2） 干冰（CO2） 碳60（C60） 冰（H2O） 从组成粒子和粒子间相互作用的角度分析，以下四种晶体结构的共同特点是什么？ 【思考与讨论】 概念： 只含分子的晶体叫做分子晶体。如：I2、H2O、NH3、H3PO4、萘等在固态时都是分子晶体。 分子晶体 构成粒子 分子 粒子间的作用力 分子间作用力 分子内各原子间 共价键 一、分子晶体 ①所有非金属氢化物:H2O，H2S，NH3，CH4，HX ②部分非金属单质:X2，O2，H2， S8，P4， C60 ③部分非金属氧化物:CO2, SO2 , NO2, P4O6 ,P4O10 ④几乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4 ⑤绝大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖 二、典型的分子晶体： 注意：SiO2不是分子晶体 三、分子晶体的物理性质： ①较低的熔点和沸点 分子晶体 氧气 氮气 白磷 水 硫化氢 甲烷 乙酸 尿素 熔点/ ℃ -218.3 -210.1 44.2 0 -85.6 -182 16.6 132.7 ②较小的硬度（多数分子晶体在常温时为气态或液态） ③一般不导电，熔融状态也不导电，部分溶于水导电 ④溶解性与溶质、溶剂的分子的极性相关——相似相溶 原因：分子间作用力很弱 分子晶体 氧气 氮气 白磷 水 硫化氢 甲烷 乙酸 尿素 熔点/ ℃ -218.3 -210.1 44.2 0 -85.6 -182 16.6 132.7 水的相对分子质量比硫化氢小，为什么熔点却比硫化氢高呢? 因为水分子间存在氢键 干冰晶胞 1.上图中，每个干冰晶胞中有多少个CO2分子？ 4 2.在干冰晶体中，每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有多少个？ 四、分子晶体的常见堆积方式 干冰晶体 每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个。 简化图 C60的晶胞 1、分子密堆积 干冰晶胞 如果分子间作用力只是范德华力，若以一个分子为中心，其周围最多可以有12个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为分子密堆积。 四、分子晶体的微粒堆积方式—干冰晶体 冰晶体中，每个水分子周围有多少个紧邻的水分子？和干冰晶体一样吗？若不一样，可能的原因是什么？ 在冰晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。因为水分子间存在氢键，氢键具有方向性，每个水分子都与4个相邻的水分子相互吸引，构成四面体，属于非密堆积。 冰的结构 冰的结构 四、分子晶体的微粒堆积方式—冰晶体 氢键：0.177nm 每个H2O周围紧密相邻的H2O只有4个 冰晶体 冰晶体中1 mol H2O最多有多少mol 氢键？ 冰晶体中，每个水分子与其它4个水分子形成氢键，每个氢键由2个水分子均摊，故4×1/2＝2，每个水分子平均形成2个氢键。即冰晶体1 mol H2O中最多含有2 mol氢键。 1 2 3 4 四、分子晶体的微粒堆积方式—冰晶体 四、分子晶体的结构特征 微粒间作用力 空间特点 举例 通常每个分子周围有12个紧邻的分子 每个分子周围紧邻的分子数小于12个，空间利用率低 范德华力 范德华力和氢键 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 分子密堆积 分子非密堆积 【思考】结合冰的结构解释，为何水凝结成冰后密度减小？ 氢键具有方向性，迫使在四面体中心的水分子与位于四面体顶角的四个水分子吸引，水分子间留有相当大的空隙，空间利用率低，密度减小。 当冰刚刚融化成液态水时，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4℃时，由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐渐减小。 五、两种典型的分子晶体的组成和结构 1．干冰 干冰的晶体结构在干冰晶体中，CO2分子在范德华力作用下，以密堆积方式排列成面心立方结构：8个CO2分子分别位于立方体的8个顶点，6个CO2分子位于立方体的6个面心。每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子共12个，分别分布于3个相互垂直的平面上，每个平面上有4个。 （1）干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键。 （2）每个晶胞中均摊4个CO2分子,含有12个原子。 （3）每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为12个。 （4）干冰在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂。 2．冰 冰晶体的结构由于水分子中O原子采取sp3杂化，因此成键电子对与孤对电子之间有特定的伸展方向，所以分子间氢键的形成也有特定的方向和数目。每个H2O分子只能通过氢键与4个H2O直接相邻排列。每个氧原子周围都有4个氢原子，其中2个氢原子是通过共价键结合，距离较近，另外2个氢原子通过氢键结合，距离较远，因此冰晶体中每个水分子均在氢键的作用下形成以它为中心其他4个水分子为顶点的变形四面体结构。