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專題3 微粒間作用力與物質性質
分子晶體
1．從微觀角度認識分子晶體的結構特征，培養宏觀辨識與微觀探析核心素養。能描述典型分子晶體的結構特點。
2．能區分分子晶體和共價晶體，建立認知模型，并運用認知模型分析解決實際問題。
像碘、干冰等這些以分子為基本構成微粒的晶體中，分子會如何排列呢
干冰晶體
構成干冰的基本微粒是什么？微粒之間靠什么作用力結合
組成微粒：分子
相互作用
分子內：共價鍵
分子間：分子間作用力
一、分子晶體
分子晶體是分子通過分子間作用力構成的固態物質。
常見的分子晶體
（1）所有非金屬氫化物：
（2）部分非金屬單質:
（3）部分非金屬氧化物:
（4）幾乎所有的酸：
（5）絕大多數有機化合物的晶體：
H2S 、NH3 、 CH4、HX 等
O2 、H2 、 X2 、 P4 、 C60 、稀有氣體等
CO2 、SO2 、 NO2 、 P4O6 、 P5O10等
H2SO4 、HNO3 、 H3PO4等
乙醇、冰醋酸、蔗糖等
典型的分子晶體結構分析
干冰分子晶體的結構模型
固態干冰是典型的分子晶體。
獨立存在的CO2分子占據著立方體的8個頂角和6個面的中心位置。
每個晶胞含幾個CO2分子？
每個晶胞中均攤4個CO2分子,含有12個原子。
0
1
a
x
y
z
1
2
3
4
4面心+4面心+4邊角=12個分子
若分子間作用力只有范德華力,如干冰，即每個分子周圍有12個緊鄰的分子。
思考：每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2？
思考：每個H2O周圍有幾個緊密相鄰的H2O？
冰的晶體結構
冰中的一個水分子
若分子間還含有其他作用力,如氫鍵,則每個分子周圍緊鄰的分子要少于12個。
由于氫鍵具有方向性,使四面體中心的每個水分子與四面體頂點的4個相鄰的水分子相互吸引。
水分子之間的作用力有范德華力、氫鍵,但主要是氫鍵。
分子晶體的特性
分子晶體 氧氣 氮氣 白磷 水
熔點/℃ -218.3 -210.1 44.2 0
分子晶體 硫化氫 甲烷 乙酸 尿素
熔點/℃ -85.6 -182 16.6 132.7
某些分子晶體的熔點
①分子晶體具有較低的熔、沸點和較小的硬度。
分子晶體熔化時要破壞分子間作用力，由于分子間作用力很弱，所以分子晶體的熔、沸點一般較低，部分分子晶體易升華(如干冰、碘、紅磷、萘等)，且硬度較小。
分子晶體的特性
分子晶體在固態和熔融狀態下均不存在自由移動的離子或自由電子，因而分子晶體在固態和熔融狀態下都不能導電。
②分子晶體不導電
溶于水不發生電離，不導電，如乙醇、蔗糖等。
溶于水時發生部分電離或完全電離，能導電，如CH3COOH、HCl等。
溶于水時與水發生反應，如Cl2、CO2等。
由分子構成的物質有的能溶于水，溶于水時導電性可能有以下情況：
分子晶體熔、沸點高低的判斷方法
如含有H—F、H—O、H—N等共價鍵的分子間可以形成氫鍵，所以HF、H2O、NH3、醇、氨基酸、糖等物質的熔點相對較高。
例如，常溫下Cl2為氣態，Br2為液態，而I2為固態，CO2為氣態，CS2為液態。
①少數含氫鍵的分子晶體，比一般的分子晶體的熔點高。
②組成和結構相似，分子之間不含氫鍵而利用范德華力形成的分子晶體，隨著相對分子質量的增大，物質的熔點逐漸升高。
分子晶體熔、沸點高低的判斷方法
③有機物中組成和結構相似且不存在氫鍵的同分異構體，相對分子質量相同，一般支鏈越多，分子間的相互作用力越弱，熔、沸點越低。
如熔、沸點：正戊烷＞異戊烷＞新戊烷。
影響分子晶體性質的因素
二、混合晶體
金剛石和石墨的結構模型
石墨和金剛石是碳的兩種同素異形體。
金剛石屬于共價晶體，金剛石中每個碳原子以共價鍵與緊鄰的四個碳原子形成三維網狀結構。
石墨的層狀結構
石墨晶體形成二維網狀結構，層內每個碳原子以共價鍵與周圍的三個碳原子結合，層間為分子間作用力，因此石墨晶體是一種混合晶體。
石墨晶體中層內的π鍵
碳原子有4個價電子，而每個碳原子僅用了3個價電子形成共價鍵，還有1個電子處于碳原子的2p軌道上。層內碳原子的這些p軌道相互平行，相鄰碳原子的p軌道相互重疊，形成大π鍵。
在石墨的二維結構平面內，每個碳原子以C—C鍵與3個碳原子結合，形成六元環層。
石墨性質
石墨層內碳原子的p軌道中的電子可在整個層內運動，當施加電場時，可以沿電場方向運動，因而石墨具有導電性。
但由于相鄰碳原子層之間相隔較遠，電子不能從一層跳躍到另一層，因此石墨的導電性具有一定的方向性。
1、石墨具有導電性，具有一定的方向性。
2、石墨質軟，具有具有良好的潤滑性。
由于石墨晶體層間是以分子間作用力相結合的，在外力的作用下，石墨晶體中層與層之間發生相對滑動，很容易變形，具有良好的潤滑性。
石墨性質
三、晶體的共性與個性
晶體都具有確定的熔點。
共性：晶體內部結構均是由原子、離子或分子按周期性規律重復排列組成的。
晶體物質各個部分的宏觀性質總是相同的，例如具有相同的密度、相同的化學組成等；
晶體總能自發地形成多面體外形；
金屬晶體
離子晶體
分子晶體
共價晶體
概念 分子間以分子作用力結合而成的晶體 晶體粒子 分子 粒子間 相互作用 分子內 共價鍵 分子間 分子間作用力 氫鍵 物理性質 熔點低、硬度小 典型實例 干冰晶體 與每個CO2等距且緊鄰的CO2有12個
冰 每個H2O與相鄰的4個H2O以氫鍵相連，含1 molH2O的冰中最多形成2 mol“氫鍵”
分子晶體
概念 原子間以共價鍵結合而成的晶體 晶體粒子 原子 粒子間相互作用 共價鍵 物理性質 熔點高、硬度大 典型實例 金剛石 每個C與周圍緊鄰的4個C結合；
晶體中最小C環由6個C構成
SiO2 α-SiO2 有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升長鏈；沒有封閉的環狀結構；有手性
共價晶體
概念 離子間以離子鍵結合而成的晶體 晶體粒子 陰、陽離子 粒子間相互作用 離子鍵 物理性質 熔點、硬度差異較大 典型實例 氯化鈉晶體 每個晶胞中有4個Na+和4個Cl-；每個Na+(Cl-)周圍與它最近且等距Cl-(Na+)6個；每個Na+(Cl-)周圍與它最近且等距Na+(Cl-)12個
氯化銫晶體 每個晶胞中有1個Cs+和1個Cl-；每個Cs+(Cl-)周圍與它最近且等距Cl-(Cs+)8個；每個Cs+(Cl-)周圍與它最近且等距Cs+(Cl-)6個
離子晶體
概念 原子以金屬鍵結合而成的晶體
晶體粒子 金屬陽離子和自由電子
粒子間 相互作用 金屬鍵
物理性質 熔點差別較大(汞常溫下為液態，鎢熔點為
3 410 ℃)；硬度差別較大；電的良導體
典型實例 金屬單質和合金
金屬晶體
1.下列有關物質結構和性質的敘述正確的是(　　)
A．水是一種非常穩定的化合物，這是由于水中存在氫鍵
B．水蒸氣、水、冰中都含氫鍵
C．分子晶體中，共價鍵鍵能越大，其熔、沸點越高
D．分子晶體中一定存在分子間作用力，可能有共價鍵
D
2.甲烷晶體的晶胞結構如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．甲烷晶胞中的球只代表1個 C原子
B．晶體中1個 CH4分子有12個緊鄰的 CH4分子
C．甲烷晶體熔化時需克服共價鍵
D．1個 CH4晶胞中含有8個 CH4分子
B
3.下面的排序不正確的是(　　)
A．熔點由高到低：Na>Mg>Al
B．硬度由大到小：金剛石>碳化硅>晶體硅
C．晶體熔點由低到高：CF4D．晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI
A
4.幾種單質的沸點如圖所示。下列推斷正確的是(　　)
A．D可能為共價晶體，H可能為分子晶體
B．G可能為離子晶體，A可能為分子晶體
C．G、H一定是分子晶體，E、F一定是金屬晶體
D．D可能為共價晶體，B一定是離子晶體
A
5.SiCl4的分子結構與CCl4類似，對其作出如下推斷：
①SiCl4晶體是分子晶體；
②常溫、常壓下SiCl4不是氣體；
③SiCl4分子是由極性鍵構成的非極性分子；
④SiCl4熔點高于CCl4。其中正確的是(　　)
A．只有① B．只有①②C．只有②③ D．①②③④
D

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