分子晶体的结构特征
化学 晶体结构与性质总复习
分子晶体
碘晶体构造
• 1.定义：只含分子的晶体称为分子晶体 如碘晶体只含I2分子，属于分子晶体。
构成粒子：分子
构成晶体中粒子间的相互作用：分子间作用力 (范德华力和氢键)
分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用 力,不破坏化学键,也有例外,如S8
注：分子内原子间以共价键结合，除稀有气体
因为 稀有气体分子为单原子分子，无共价键。
〔5〕绝大多数有机物晶体 乙醇，冰醋酸，蔗糖
分子晶体的物理特性：
较低的熔点和沸点〔为什么？〕
较小的硬度〔多数分子晶体在常温时为 气态或液态〕
一般都是绝缘体，固态或熔融状态也不 导电,局部溶于水后导电(举例)。
溶解性与溶质、溶剂的分子的极性相关 ——相似相溶(讲)。 ➢原因：分子间作用力很弱
分子晶体熔沸点变化规律
一、晶体和非晶体
1、构造特征：晶体——构造微粒在微观空间里 呈周期性有序排列 非晶体——构造微粒无序排列
2 晶体与非晶体的性质特征
自范性
微观结构
晶体
有（能自发呈封闭的规则的多面 原子在三维空间里呈周期性有
体外形）
序排列
非晶体 没有（不能自发呈现多面体外形）
原子排列相对无序
• 说明：
– 晶体自范性的本质：是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列 的宏观表象。
所以在金刚石中
碳原子的杂化方式为sp3 金刚石晶体中所有的C—
C键长 相等
• 晶体中最小的碳环由6 个碳组成，且不在同一平面内,；
晶体中每个C原子被 12 个六元环所共有,每个环平均拥 有： 1 个C－C键， 1/2个C原子。
• 晶体中每个C参与了4条C—C键的形成，而在每条键中的
奉献只有一半，故C原子与C—C键数之比为：1:2
物质的结构晶体与非晶体的特性与区别
物质的结构晶体与非晶体的特性与区别晶体与非晶体是物质的两种常见结构形态，它们在结构和性质上存在显著的差异。
本文将探讨晶体和非晶体的特性与区别。
一、晶体的特性晶体是由原子、分子或离子等规则有序排列而成的固体，具有以下特性：1. 长程有序性：晶体在微观层面上呈现规则的周期性排列，能够延续到整个晶体的空间范围内。
2. 阶梯式生长：晶体从熔融液体或溶液中生长出来时，会逐渐形成规则、有序的晶格结构。
3. 温度与压力影响：晶体的形成和稳定性受温度和压力等因素的影响，不同条件下形成的晶体可能存在差异。
4. 具有晶体面与晶体轴：晶体内部存在多个平行的晶体面和晶体轴，通过这些面和轴的排列可以确定晶体的晶胞结构。
二、非晶体的特性非晶体（也称为无定形固体）是由无序排列的原子、分子或离子组成的固体，具有以下特性：1. 无长程有序性：非晶体呈现无规则的排列方式，没有明显的周期性结构。
2. 玻璃态或凝胶态：非晶体可处于固体的玻璃态或凝胶态，不具备典型的晶体特征，如晶体面和晶体轴。
3. 受制于制备条件：非晶体的形成与制备条件密切相关，如快速冷却或凝固可使物质呈非晶体状态。
4. 范围广泛：非晶体可以包含各种元素和化合物，具有丰富的结构和性质。
三、晶体与非晶体的区别晶体和非晶体具有以下主要区别：1. 结构差异：晶体具有长程有序性，而非晶体则没有明显的有序结构，呈现无规则的排列方式。
2. 物理性质差异：晶体的物理性质如折射率、热导率等与其晶体结构有关，而非晶体的物理性质受到非规则结构的影响。
3. 热稳定性差异：晶体在高温下可能熔化，而非晶体的结构较为稳定，能够在较高温度下保持其无规则的结构。
4. 机械性能差异：晶体具有明显的断裂面，其断裂模式与晶体结构有关，而非晶体呈现一种类似塑性流变的断裂行为。
综上所述，晶体和非晶体在结构和性质上存在显著的差异。
晶体具有长程有序性和典型的晶体面与轴，而非晶体则呈现无规则的排列方式。
他们在物理性质、热稳定性和机械性能等方面也有着明显的差异。
晶体一般特点
晶体一般特点晶体是由原子、分子或离子按照一定的规则排列而形成的固态物质。
晶体具有一些特点，下面将从多个方面进行描述。
1. 有序性：晶体的原子、分子或离子呈现规则的排列方式，形成有序的晶格结构。
这种有序性使晶体具有规则的外形和内部结构。
2. 高度对称性：晶体的晶格结构具有高度对称性，即晶体中的各个部分呈现出相同的形态和性质。
这种高度对称性使得晶体在三维空间中具有特定的几何形状。
3. 物理性质的各向同性：晶体的物理性质在各个方向上基本相同，即具有各向同性。
例如，晶体的热导率、电导率和光学性质在各个方向上基本相等。
4. 具有周期性：晶体的晶格结构具有周期性，即晶体中的原子、分子或离子在空间中周期性重复出现。
这种周期性使晶体具有特定的晶格常数和晶胞。
5. 明确的熔点：晶体具有明确的熔点，即在一定的温度下，晶体经过熔化转变为液体。
这是因为晶体的有序结构在熔化时被破坏，原子、分子或离子之间的相互作用减弱。
6. 具有特定的光学性质：晶体对入射的光具有特定的反射、折射和吸收特性。
这是由于晶体中的原子、分子或离子的排列方式对光的传播产生特定的影响。
7. 具有特定的电学性质：晶体在外加电场下会表现出特定的电学性质，如电导率、介电常数和压电效应等。
这是由于晶体中的原子、分子或离子之间的电荷分布和相互作用的特点。
8. 具有特定的磁学性质：晶体在外加磁场下会表现出特定的磁学性质，如磁化强度、磁导率和磁各向异性等。
这是由于晶体中的原子、分子或离子之间的磁矩相互作用的特点。
9. 具有特定的力学性质：晶体在外力作用下会表现出特定的力学性质，如弹性、塑性和脆性等。
这是由于晶体中的原子、分子或离子之间的键合强度和排列方式的特点。
晶体具有有序性、高度对称性、各向同性、周期性和特定的物理、光学、电学、磁学和力学性质。
这些特点使晶体成为研究材料科学、凝聚态物理和固体化学等领域的重要对象，也使晶体在生活和工业中有着广泛的应用。
3.晶体理论简述
α =β =γ = 900 α =β =γ ≠ 900 α =β =γ = 900 α =β = 900, γ = 1200 α =β =γ = 900 α =γ = 900, β ≠ 900 α ≠ β ≠ γ ≠ 900
晶体实例 NaCl Al2O3 SnO2 AgI HgCl2 KClO3 CuSO4· 5H2O
（1）热缺陷 ）
定义: 定义 热缺陷是指由热起伏的原因所产生的 空位或间隙质点（原子或离子）。 空位或间隙质点（原子或离子）。 类型: 类型 弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷 热缺陷浓度与温度的关系: 温度升高时， 热缺陷浓度与温度的关系 温度升高时，热 缺陷浓度增加
（a）弗仑克尔缺陷的形成 ） 空位与间隙质点成对出现） （空位与间隙质点成对出现）
（４）
体缺陷
体 缺 陷： 由点缺陷或面缺陷造成在 完整的晶格中可能存在着空洞或夹杂有包 裹物等,使晶体内部的空间晶格结构整体 裹物等 使晶体内部的空间晶格结构整体 上出现了一定形式的缺陷。 上出现了一定形式的缺陷。
２、按缺陷产生的原因分类
1. 热缺陷 2. 杂质缺陷 3. 非化学计量缺陷 4. 其它原因，如电荷缺陷，辐照缺陷等 其它原因，如电荷缺陷，
（１）点缺陷：晶格结点粒子发生局部 点缺陷： 错乱的现象。 错乱的现象。 按引起点缺陷的粒子不同，可分为： 按引起点缺陷的粒子不同，可分为： 错位粒子、间隙粒子、替位粒子和空位。 错位粒子、间隙粒子、替位粒子和空位。 点缺陷与材料的电学性质、光学性质、 点缺陷与材料的电学性质、光学性质、 材料的高温动力学过程等有关。 材料的高温动力学过程等有关。
（b）单质中的肖特基缺陷的形成 ） 只有空位） （只有空位）
热缺陷产生示意图
（2）杂质缺陷 ）
(立体图,好理解)分子晶体与原子晶体
例、如右图所示， 在石墨晶体的层 状结构中，每一 个最小的碳环完 全拥有碳原子数 2 为___，每个C 完全拥有C－C 数为___ 3
石墨中C－C夹 ☉ 角为120 ， C－C键长为 1.42×10－10 m 层间距
3.35× 10－10 m
小结：金刚石、石墨的比较
项目 晶体形状 晶体中的键或作用力 由最少碳原子形成环的形状 与个数 碳原子成键数 键的平均数 金刚石 石墨
小结:
1、分子晶体：由分子构成。相邻分子靠分子间作用力 相互吸引。 2、分子晶体特点：低熔点、升华、硬度很小等。 3、常见分子晶体分类：(1)所有非金属氢化物 (2)部分非 金属单质， (3)部分非金属氧化物(4)几乎所有的酸(而碱 和盐则是离子晶体 (5)绝大多数有机物的晶体。 晶体分子结构特征
物质 熔点 沸点
干冰 很低 很低
金刚石 3550℃ 4827℃
二、原子晶体
1、定义：原子间以共价键相结合而形成的 空间网状结构的晶体。
2、构成微粒： 原子
3、微粒之间的作用：共价键 4、气化或熔化时破坏的作用力：共价键 5、物理性质： 熔沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。 （共价键键能越大，熔沸点越高，硬度越大）
（１）只有范德华力，无分子间氢键－分子密堆积（每 个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2 （２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征 （如：HF 、冰、NH3 ）
1996年诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的 三位科学家。C60分子是形如球状的多面体，分子 中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键； C60分子只含有五边形和六边形；碳与碳之间既有 单键又有双键，每个碳原子仍然满足四个价键饱 和；多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵 循欧拉定理：顶点数+面数-棱边数=2。 请回答： (1)一个C60分子中有几个五边形和几个六边形？ (2)一个C60分子中有多少个C=C？ (3)已知C70分子的结构模型也遵循C60的那些规律， 请确定C70分子结构中上述几项参数。
晶体分类及特点
晶体分类及特点
晶体类型分为：离子晶体，原子晶体，分子晶体，金属晶体。
离子晶体
由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。
常见离子晶体：强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。
原子晶体
晶体中所有原子都是通过共价键结合的空间网状结构。
原子晶体的特点：由于共价键键能大，所以原子晶体一般具有很高的熔、沸点和很大的硬度，一般不导电不溶于常见溶剂。
常见原子晶体：金刚石、单晶硅、碳化硅（金刚砂）、二氧化硅、氮化硼（BN）等。
特征
（1）自然凝结的、不受外界干扰而形成的晶体拥有整齐规则的几何外形，即晶体的自范性。
（2）晶体拥有固定的熔点，在熔化过程中，温度始终保持不变。
（3）单晶体有各向异性的特点。
（4）晶体可以使X光发生有规律的衍射。
宏观上能否产生X光衍射现象，是实验上判定某物质是不是晶体的主要方法。
晶体的认识
晶体的认识
晶体是一种固态物质，其分子、原子或离子按照一定的规律排列而形成的具有有序结构的晶格。
晶体具有一系列特定的物理、化学和光学性质，对于科学、工程和技术领域都具有重要的意义。
1.结构特征：
有序排列：晶体内部的原子、分子或离子按照规则排列成三维结构，形成紧密有序的晶格。
周期性结构：晶体结构具有周期性，即晶胞结构会在三个方向上不断重复。
各向同性：晶体的性质在各个方向上基本上是相同的，具有各向同性的特点。
2.形成与生长：
凝固过程：晶体通常是在液态物质凝固时形成的，根据条件的不同，可以形成不同形态的晶体。
生长过程：晶体的生长是晶体原子或分子逐渐在晶体表面上沉积并排列，逐渐扩大晶体尺寸的过程。
3.物理性质：
光学性质：晶体具有各向异性，对于光的传播有一定的影响，因此在光学器件中具有广泛的应用。
热学性质：晶体的热传导、热膨胀等性质因晶格结构而异，影响材料的热学性能。
电学性质：某些晶体表现出特定的电学行为，如电介质、半导体和导体等。
4.应用与意义：
材料工程：晶体材料在材料科学和工程中具有广泛的应用，如半导体、光电子器件等。
地球科学：晶体矿物是地球科学中研究地壳结构和地球演化的重要对象。
化学合成：某些晶体结构被用于设计新型的化学反应和合成方法。
晶体的研究涉及多个领域，其特殊的结构和性质使其在科学研究、工程应用和技术创新中发挥着重要作用。
第三章 第二节 第1课时 分子晶体 高二化学人教版(2019)选择性必修2课件
01
分子晶体
二、分子晶体的物理性质
知识小结：分子晶体熔沸点的比较
①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越 大，熔沸点越高。 ②若分子间存在氢键，则分子间作用力较大，熔沸点较高。 ③相对分子质量相近时，分子极性越大，熔沸点越高。 ④有机物的同分异构体中，支链数越多，熔沸点越低。
01
01
分子晶体
三、分子晶体的结构特征
科学 ∙ 技术 ∙ 社会 天然气水合物——一种潜在的能源
天然气分子藏在水分子笼内
01
分子晶体
例4. 正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3 分子通过氢键相连(如图所示)。下列有关说法正确的是（ D ） A.正硼酸晶体不属于分子晶体 B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关 C.分子中硼原子最外层为8电子稳定结构 D.含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键
分子晶体
二、分子晶体的物理性质
例3.下列性质适合于分子晶体的是（ C ）
①熔点1070 ℃，易溶于水，水溶液导电
②熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液导电
③能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃ ④熔点97.81 ℃，质软、导电，密度为0.97 g·cm－3
A.①②
B.①③
C.②③
D.②④
当冰刚刚融化为液体水时，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。
01
分子晶体
三、分相似，但H2S晶体中，一个H2S分子周围有12 个紧邻分子，而冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子，为什么？
例2.正误判断 (1)组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存在共价键和 分子间作用力（ × ） (2)分子晶体熔化时一定破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢 键（ √ ） (3)分子晶体熔化或溶于水均不导电（ × ） (4)分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大（ × ） (5)水分子间存在着氢键，故水分子较稳定（ × ） (6)H2SO4为强电解质，硫酸晶体是能导电的（ × ） (7)SiCl4晶体是分子晶体，熔点高于CCl4（ √ ）
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（2）分子间作用力主要为氢键 ------不具有分子密堆积特征（如：HF 、冰、NH3 ）
关于冰和水 1、每个水分子周围有几个紧邻的水分子？
它们是什么样的空间关系？ 为什么会这样排列？ 是否属于分子密堆积？
2、水分子按照这样的方式排列形成冰晶体和 C60、CO2相比，结构上有何特点？
对性质有何影响？ 3、液态水中有无氢键？
(1) 分子间只有范德华力（大多数分子晶体） 分子密堆积------ 每个分子周围有12个紧邻的分子 如：C60、干冰 、O2
关于干冰晶胞
1、干冰晶胞中，CO2分子位于哪些位置？有几种 不同的排列方向（了解）？ 2、一个干冰晶胞中平均有几个CO2分子？
（2）分子间作用力主要为氢键 关于冰和水
冰晶体
①属于分子晶体； ②属于离子化合物； ③属于非电解质； ④属于电解质。
A．①③ B．①④
C．②③
D．②④
B
课堂练习 2、四氯化硅的结构和四氯化碳类似，对其性质的推断，
不正确的是（ ） A.四氯化硅晶体是分子晶体； B.通常情况下可能为气态； C.熔点高于四氯化碳； D.属于正四面体的分子构型。
B
实验视频：镁条与干冰的反应 科学视野：天然气水合物
第二课时
5、分子晶体的结构特征
(1) 分子间只有范德华力（大多数分子晶体）
干冰的晶胞
C60的晶胞
干冰的晶胞
找一找：在这个晶胞中， 离该CO2分子最近的分子 在哪些位置？有几个？
思考：在干冰晶体中， 离该CO2分子最近的分子 有几个？
每个CO2分子周围有12个CO2分子
5、分子晶体的结构特征
和冰在结构上有什么区别？ 这种区别的水密度最大？
冰、干冰的对比
冰 分子间作用力
干冰
分子堆积方式
配位数
描述晶胞结构
密度 熔、沸点
硬度
课堂练习
1、HgCl2的稀溶液可作手术刀的消毒剂，已知其熔点 是227℃，熔融状态的HgCl2不能导电，HgCl2的稀溶液 能导电，由下列关于HgCl2(s)的叙述中正确的 是（ ）