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第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体
（第1课时）
【问题】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？
碘（I2） 干冰（CO2） 碳60（C60） 冰（H2O）
【思考与讨论】
1、概念
只含分子的晶体叫做分子晶体。
如：I2、H2O、NH3、H3PO4、C60、C6H6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
2、构成粒子及作用力
3、类别
①所有非金属氢化物：
②几乎所有的酸：
③部分非金属单质:
④部分非金属氧化物:
⑤绝大多数有机物的晶体：
H2O、H2S、NH3、CH4、HX
H2SO4、HNO3、H3PO4（碱和盐则是离子晶体）
X2、O2、H2、 S8、P4、C60 、稀有气体
CO2、SO2、NO2、 P4O6、 P4O10
乙醇、冰醋酸、蔗糖、 苯、萘、蒽、苯甲酸等
分子晶体有哪些物理特性，为什么？
思考与交流
分子晶体 氧气 氮气 白磷 水
熔点/℃ －218.3 －210.1 44.2 0
分子晶体 硫化氢 甲烷 乙酸 尿素
熔点/℃ －85.6 －182 16.6 132.7
某些分子晶体的熔点
熔点低
硬度小
不导电
4、物理特性
密堆积——
指的是晶体中原子或分子的排列方式
一维堆积 球成线
二维堆积 线成面
三维堆积 面成体
密堆积方式
心对心
心对空
非最密堆积
最密堆积
资料链接1
5、结构分析（分子晶体两种堆积方式）
密堆积
由无方向性和饱和性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。
注：配位数——1个质点与周围直接接触的质点数
资料链接2
晶胞
指用假想的直线将晶体中的微粒中心连接起来所形成的三维空间格架称为结晶格子
———简称“晶格”
晶体
晶格
CO2 分子：
中心
①认识CO2晶体
分析干冰晶体结构中每个CO2分子周围距离最近紧密相邻的CO2 分子共有 个？
干冰的晶胞
面心立方最密堆积
干冰晶胞是一种面心立方结构，在立方体的顶角、面心各有一个CO2分子。
干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键；
每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子；
每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子有12个。
a、密堆积：如果分子间作用力只是范德华力，若以一个分子为中心，其周围通常可以有12个紧邻的分子---分子密堆积。如：C60、干冰 、I2、O2。
碘晶体晶胞
碳60的晶胞
氧（O2）的晶胞
晶胞模型
②认识冰晶体
b、非密堆积：如果除分子间作用力还有分子间氢键，则空间利用率不高，采用非密堆积。（如：HF 、冰、NH3 ）
氢键具有方向性和饱和性
【思考与交流】： 冰晶体中每个微粒周围与其紧邻且等距的同种微粒比二氧化碳晶体少的原因？为什么冰晶体中每个H2O周围紧密相邻的H2O只有4个？
氢键：0.177nm
每个H2O周围紧密相邻的H2O只有4个
为什么干冰的熔沸点比冰低而密度却比冰大？
*由于干冰中的CO2之间只存在范德华力，一个分子 周围有12个紧邻分子，密度比冰的高。
*水存在分子间氢键，CO2之间只存在范德华力，干冰的熔沸点比冰低。（干冰常压下极易升华）
请你预测冰与液态水的密度大小
→
固态水规则排列
冰融化成液态水的密度这样变化原因
●
【思考与讨论】
为什么水在4℃时的密度最大？
氢键的存在迫使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水小。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，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，所以4℃时水的密度最大。
【思考与讨论】
部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物的晶体都是分子晶体。
6、分子晶体的判断方法
a.依据物质的类别判断
组成分子晶体的粒子是分子，粒子间作用是分子间作用力。
b.依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断
分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固体时均不导电。
c.依据物质的性质判断
①含有分子间氢键的分子晶体，熔沸点较高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl。
②组成和结构相似的物质，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大， 熔沸点越高。如：O2>N2，HI>HBr>HCl。
7、分子晶体熔沸点的比较
③相对分子质量相等或相近，分子极性越大，熔沸点越高，如CO>N2。
④烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中碳原子数的增加，熔、沸点升高,
如C2H6>CH4, C2H5CI>CH3CI, CH3COOH>HCOOH。
⑤在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔沸点越低。
如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷；
芳香化合物苯环上的同分异构体一般按照“邻位>间位>对位”的顺序。
分子晶体的定义
分子晶体
典型的分子晶体
分子晶体的物理性质
分子晶体的结构特征
分子晶体的判断方法
分子晶体熔沸点高低的判断
2．(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“>”或“<”)。
①CO2________SO2　 ②NH3________PH3　 ③O3________O2　
④Ne________Ar　 ⑤CH3CH2OH________CH3OH　 ⑥CO________N2
(2)已知AlCl3的熔点为190 ℃(2.02×105 Pa)，但它在180 ℃即开始升华。请回答：①AlCl3固体是________晶体。②设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是_______________________________________。
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分子
在熔融状态下，试验其是否导电，若不导电是共价化合物，若导电是离子化合物。
1．下列有关分子晶体的说法中一定正确的( 　)
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．其结构一定为分子密堆积
B　
【课堂练习】
【思考】常温常压下，硼酸（H3BO3）晶体呈层状结构，硼酸的平面结构如右图。已知硼酸在冷水中的溶解度小而加热时的溶解度增大，请从硼酸晶体结构角度解释原因？
X 射线衍射仪
硼酸分子间通过氢键连接，加热破坏硼酸分子间氢键使硼酸与水分子间形成氢键而增大其溶解度。
【思考】请你结合图像中的微观结构, 试解释试管液面呈现凹液面的原因？
试管玻璃的SiO2与水分子间形成氢键，使水沿着试管壁上升，从而形成凹液面。
8CH4·46H2O
天然气水合物—— 一种潜在的能源
估计全球的海底和冰川底部藏在天然气水合物中的天然气，总量超过煤、石油、天然气等化石燃料的总和的2倍，是巨大的潜在能源。
气体分子
水分子
天然气分子藏在水分子笼内
水分子笼是多种多样的
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