1、第二节分子晶体与原子晶体1掌握分子晶体、原子晶体的概念及结构特点。2掌握晶体类型与性质之间的关系。3了解氢键对物质物理性质的影响。二氧化硅是分布很广的一种矿物，地质学家叫它为石英。无色透明的石英晶体就是水晶。水晶中如果含有少量的锰元素时，就呈现紫色，叫做紫水晶(紫晶)。有些紫水晶，在光照下呈现血红色，特别名贵。那么，你知道紫水晶是什么晶体类型吗？紫水晶提示：原子晶体。一、分子晶体1结构特点2物质种类(1)所有非金属氢化物，如H2O、NH3、CH4等。(2)部分非金属单质，如卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等。(3)部分非金属氧化物，如CO2、P4O10、SO2、SO3等。(4
2、)几乎所有的酸，如HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等。(5)绝大多数有机物，如苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等。3典型的分子晶体(如图)干冰的结构模型(晶胞)冰的结构模型(1)干冰。每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子。每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子有12个。(2)冰。水分子之间的作用力有范德华力，但主要作用力是氢键。由于氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶点的4个相邻的水分子相互吸引。二、原子晶体1结构特点2物质种类(1)某些非金属单质，如晶体硼、晶体硅、金刚石等。(2)某些非金属，如碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等。(3)某些氧化物，
3、如二氧化硅(SiO2)、Al2O3等。3典型的原子晶体(1)金刚石。在晶体中每个碳原子以4个共价键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成正四面体结构。晶体中CCC夹角为10928，碳原子采取sp3杂化。最小环上有6个碳原子。晶体中碳原子个数与CC键个数之比为1(4)12。(2)二氧化硅。在晶体中每个硅原子和4个氧原子形成4个共价键；每个氧原子与2个硅原子相结合。SiO2晶体中硅原子与氧原子按12的比例组成。最小环上有12个原子。一、原子晶体与分子晶体的比较晶体类型原子晶体分子晶体概念相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体分子间以分子间作用力相结合的晶体组成粒子原子分子粒子间作用力共价键
4、分子间作用力熔、沸点很高较低硬度很大较小溶解性不溶于任何溶剂部分溶于水导电性不导电，个别为半导体不导电，部分溶于水导电熔化时破坏的作用力共价键分子间作用力实例金刚石干冰二、分子晶体、原子晶体熔、沸点比较1不同类型的晶体熔、沸点：原子晶体分子晶体。2同一类型的晶体(1)分子晶体。分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常。如熔、沸点：H2OH2TeH2SeH2S。组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。如熔、沸点：SnH4GeH4SiH4CH4。组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如熔、沸点：CON2，CH3O
5、HCH3CH3。同分异构体，支链越多，沸点越低。如沸点：CH3CH2CH2CH2CH3。(2)原子晶体。晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。如熔点：金刚石碳化硅晶体硅。知识点1 分子晶体【例题1】SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行下列推测，不正确的是()。ASiCl4晶体是分子晶体B常温、常压下，SiCl4是气体CSiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子DSiCl4的熔点高于CCl4解析：由于SiCl4具有分子结构，所以属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间的作用力，在这两种分子中都只有范德华力，SiCl4的相
6、对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力，熔、沸点比CCl4高。CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与它结构相似，因此也是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。答案：B点拨：影响分子晶体物理性质的主要因素是存在于晶体中的分子间作用力(包括范德华力和氢键)。由于分子间作用力比化学键的键能小得多，因此分子晶体的熔、沸点较低，硬度也很小。知识点2 原子晶体的性质【例题2】晶体硅(Si)和金刚砂(SiC)都是与金刚石相似的原子晶体，请根据下表中的数据，分析其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系。晶体熔点/摩氏硬度金刚石(CC)3481543 55010碳化硅(CSi)301
7、1842 7009.5晶体硅(SiSi)2262341 4106.5解析：在原子晶体里，所有原子都以共价键相互结合，整块晶体是一个三维的共价键网状结构。所以，影响原子晶体的熔点、硬度的主要因素就是共价键的键能，键能越大，原子晶体的熔点、硬度越高，而共价键的键能又与键长相关，一般来说，键长越短，键能越大，键长越长，键能越小。答案：键长越短，键能越大，熔点越高，硬度越大；反之，键长越长，键能越小，熔点越低，硬度越小。点拨：原子晶体物理性质的差异主要是由共价键键能的不同造成的，键能越大，熔、沸点越高，硬度越大。而键能又与键长有关，键长可由成键原子半径的相对大小得出。一般来说，成键原子的半径之和越大，
8、键长越长，键能越小。知识点3 分子晶体与原子晶体比较【例题3】下列说法正确的是()。A原子晶体中只存在非极性共价键B因为HCl的相对分子质量大于HF，所以HCl的熔点高于HFC干冰升华时，分子内共价键不会发生断裂D金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物解析：原子晶体中可能存在极性共价键，如SiO2、SiC等，A不正确；HF晶体中存在氢键，熔点高于HCl晶体，B不正确；干冰升华是物理变化，分子间作用力被破坏，但分子内共价键不断裂，C正确；金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物，也可能是共价化合物，如AlCl3等，D不正确。答案：C点拨：熔化时，分子晶体破坏分子间作用力，原子
9、晶体破坏共价键。1下列有关分子晶体的说法中正确的是()。A分子内均存在共价键B分子间一定存在范德华力C分子间一定存在氢键D熔、沸点：Cl2I2解析：稀有气体元素组成的晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在化学键，A项错误。分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的N、O、F原子结合的氢原子的分子间或者分子内，B项正确，C项错误。无氢键存在、分子结构相似的情况下，相对分子质量大的物质的熔、沸点高，D项错误。答案：B2金刚石是典型的原子晶体，下列关于金刚石的说法中错误的是()。A金刚石晶体中不存在独立的
10、“分子”B金刚石碳原子间以共价键相结合C金刚石是自然界中硬度最大的物质之一D金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应解析：在金刚石中，碳原子以共价键结合成空间网状结构，不存在具有有限固定组成的分子。由于碳的原子半径比较小，碳与碳之间的共价键键能高，所以金刚石的硬度很高。A、B、C项正确。由于金刚石是碳的单质，在高温下可以在空气或氧气中燃烧生成CO2，故D项的说法错误。答案：D3我国的激光技术在世界上处于领先地位。据报道，有科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射氮气，此时，碳原子与氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因
11、可能是()。A碳、氮原子构成平面结构的晶体B碳氮键比金刚石中的碳碳键键长更短C氮原子电子数比碳原子电子数多D碳、氮的单质的化学性质均不活泼解析：由“这种化合物可能比金刚石更坚硬”可知该晶体应该是一种原子晶体，原子晶体是一种空间网状结构而不是平面结构，A选项错误。由于氮原子的半径比碳原子的半径要小，所以二者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短，所以该晶体的熔、沸点和硬度应该比金刚石更高，B选项正确。原子的电子数和单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等，C、D选项也错误。答案：B4下列说法中，正确的是()。A冰融化时，分子中HO键发生断裂B原子晶体中，共价键越强，熔点越高C分子晶体中，共
12、价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高D分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定解析：A项，冰为分子晶体，融化时破坏的是分子间作用力，A项错误。B项，原子晶体熔点的高低取决于共价键的强弱，共价键越强，熔点越高，B项正确。C项，分子晶体熔、沸点的高低取决于分子间作用力，而共价键的强弱决定了分子的稳定性，所以C项错误，D项也错误。答案：B5有下列几种晶体：A水晶，B冰醋酸，C白磷，D金刚石，E晶体氩，F干冰。(1)属于分子晶体的是_，直接由原子构成的分子晶体是_。(2)属于原子晶体的化合物是_。(3)直接由原子构成的晶体是_。(4)受热熔化时，化学键不发生变化的是_，需克服共价键的是_。解析：根据构成晶体的粒子不同，分子晶体仅由分子构成；原子晶体中无分子。分子晶体由分子组成，有B、C、E、F，注意晶体氩是单原子分子；原子晶体和单原子分子晶体都由原子直接构成，原子晶体有A、D，但属于化合物的只有A；分子晶体熔化时，一般不破坏化学键；原子晶体熔化时，破坏化学键。答案：(1)BCEFE(2)A(3)ADE(4)BCFAD