分子晶体
【知识解析】分子晶体
分子晶体温故1．晶体中的粒子可以是分子、原子或离子；粒子间的相互作用可以是共价键、离子键、金属键或分子间作用力。
2．根据晶体中粒子间的相互作用及排列方式，可把晶体分为分子晶体、共价晶体、离子晶体和金属晶体。
1 分子晶体的定义只含分子的晶体，或者分子间以分子间作用力结合形成的晶体叫分子晶体。
如I2、H2O、NH3、H3PO4、萘等在固态时都是分子晶体。
名师提醒（1）定义中的“分子”指真实存在的小分子、分子的聚集体、缔合分子、大分子（高分子），因此，H2SO4、H2O2、C4H10等既是化学式也是分子式。
（2）离子化合物、金属单质、原子间相互结合形成空间网状结构（如金刚石、SiO2）的物质中没有分子，因此，Na2O2、Fe、SiO2等是化学式而不是分子式。
（3）稀有气体的分子是单原子分子，因此，由稀有气体单质形成的晶体也是分子晶体。
2 分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用3 常见的典型分子晶体（1）所有非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX（卤化氢）等。
（2）部分非金属单质：X2（卤素单质）、O2、H2、S8、N2、P4、C60、稀有气体等。
（3）部分非金属氧化物：CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等。
（4）几乎所有的酸：H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。
（5）绝大多数有机物：苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等。
4 分子晶体的物理性质（1）分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。
分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华（如干冰、碘、红磷、萘等），且硬度较小。
（2）分子晶体不导电。
分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。
有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。
（3）分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。
分子晶体
BC
A组 Cl键键 Ⅰ.H—I键键能大于H—Cl键键 I键键能大于H Cl 能 C1键键 Ⅱ.H—I键键能小于H—C1键键 I键键能小于H C1 能 HI分子间作用力大于 分子间作用力大于HCl Ⅲ.HI分子间作用力大于HCl 分子间作用力 HI分子间作用力小于 分子间作用力小于HCl Ⅳ.HI分子间作用力小于HCl 分子间作用力
5,关于下列常见晶体说法正确的是
2 60
冰中每个水分子周围有12 12个紧邻的水分子 B.冰中每个水分子周围有12个紧邻的水分子 C.水在固态时密度一定比液态小 干冰中, 个分子周围有12的紧邻分子, 12的紧邻分子 D.干冰中,1个分子周围有12的紧邻分子, 密度比冰小. 密度比冰小.
有下列两组命题,B组中命题正确,且能用A ,B组中命题正确 6,有下列两组命题,B组中命题正确,且能用A组 命题加以正确解释的是 A. Ⅰ ① B. Ⅱ ② C. Ⅲ ③ D. Ⅳ ④
B组 ①HI比HCI稳定 HI比HCI稳定 ②HCl比HI稳定 HCl比HI稳定 ③HI沸点比HCl高 HI沸点比HCl 沸点比HCl高 ④HI沸点比HCl低 HI沸点比HCl 沸点比HCl低
�
5,典型的分子晶体
(1)所有非金属氢化物: (1)所有非金属氢化物: H2O,H2S,NH3,CH4,HX 所有非金属氢化物 (2)部分非金属单质:X (2)部分非金属单质:X2,O2,H2, S8,P4, C60,稀有气体 部分非金属单质 60, (除硼,金刚石,晶体硅) 除硼,金刚石,晶体硅) (3)部分非金属氧化物: CO2, SO2, NO2, P4O6, P4O10 (3)部分非金属氧化物: 部分非金属氧化物 (除二氧化硅) 除二氧化硅) (4)几乎所有的酸: (4)几乎所有的酸:H2SO4,HNO3,H3PO4 几乎所有的酸 (5)大多数有机物的晶体:冰醋酸, (5)大多数有机物的晶体:冰醋酸,蔗糖 大多数有机物的晶体
晶体结构的分类
晶体结构的分类晶体结构是材料科学中重要的研究对象之一，它描述了材料原子、分子或离子的排列方式和周期性。
根据晶体结构的不同，可以将其分为分子晶体、离子晶体和金属晶体三大类。
1. 分子晶体：分子晶体是由分子构成的晶体。
它的特点是分子内部的化学键比较强，而分子之间的相互作用较弱。
分子晶体通常以共价键或极性键相连，如氢键和范德华力。
这些相互作用力比较弱，所以分子晶体的熔点一般较低。
此外，分子晶体在晶格中的排列方式通常较为规则，呈现出较强的周期性。
分子晶体的典型代表是冰，其晶体结构由水分子通过氢键排列而成。
2. 离子晶体：离子晶体是由阳离子和阴离子组成的晶体。
它的特点是阳离子和阴离子之间以离子键（电荷引力）相互作用，这种相互作用力比较强，所以离子晶体的熔点一般较高。
离子晶体的结构较为紧密，离子之间形成了三维晶格。
离子晶体的典型代表有氯化钠（NaCl）和氧化镁（MgO）。
在离子晶体中，阳离子和阴离子的比例需要满足电中性条件。
3. 金属晶体：金属晶体是由金属原子构成的晶体。
金属晶体的特点是金属原子之间形成了金属键，即金属原子间的价电子自由流动形成了电子云。
金属键的强度较弱，所以金属晶体的熔点一般较低。
金属晶体的结构通常是一个由正离子核组成的细胞，正离子核之间被电子云均匀地包围着。
典型的金属晶体有铁、铜和铝等。
除了以上三类晶体，还存在着复合晶体和非晶体。
复合晶体是由两种或多种物质组成的晶体，这些物质可以是离子、分子或金属。
复合晶体的结构较为复杂，几种物质相互依存形成了一个复杂的三维结构。
非晶体是一种无定形的材料，在结构上没有明确的周期性。
非晶体通常是通过快速冷却或高压制备而成，如玻璃和聚合物材料。
综上所述，晶体结构根据其构成单位和相互作用类型的不同，可以分为分子晶体、离子晶体和金属晶体三大类。
通过深入研究晶体结构与性质之间的关系，可以揭示材料的物理、化学和力学特性，为材料设计和应用提供理论依据。
《分子晶体》课件
在生物学中的应用
分子晶体在生物学中也有着广泛的应用，如用于研究生物大分子的结构和功能。生物大分子如蛋白质 、核酸和多糖等具有复杂的结构和功能，通过研究和了解它们的结构和功能，可以更好地理解生命过 程和疾病机制。
对称面
某些分子晶体中存在对称 面，使得晶体具有对称性 。
对称中心
某些分子晶体中存在对称 中心，使得晶体具有对称 性。
03
分子晶体的分类
有机分子晶体
总结词
有机分子晶体是指由有机分子构成的晶体，其结构单元是碳原子和氢原子等有 机元素。
详细描述
有机分子晶体在自然界中广泛存在，如蛋白质、核酸等生物大分子都是有机分 子晶体。此外，许多塑料、合成纤维等高分子材料也是有机分子晶体。这些晶 体的结构和性质与构成它们的有机分子密切相关。
《分子晶体》ppt课 件
目 录
• 分子晶体简介 • 分子晶体的结构 • 分子晶体的分类 • 分子晶体的应用 • 分子晶体的未来发展
01
分子晶体简介
分子晶体的定义
01
分子晶体是由分子通过分子间作 用力（范德华力）相互结合形成 的晶体。
02
分子晶体中不存在离子或共价键 的结合，而是分子与分子之间的 相互作用。
详细描述
科研人员正在探索新型的分子晶体材 料，这些材料具有更高的稳定性、更 优秀的物理和化学性能，能够满足各 种高科技领域的需求。
分子晶体在新能源领域的应用
总结词
分子晶体在新能源领域的应用前景广 阔，如太阳能电池、燃料电池等。
详细描述
分子晶体
3、典型物质
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（1）碘晶体
长方体
每个晶胞中有 4 个碘分子
什么体？ 几个分子？
3、典型物质
（2）干冰 面心立方 每个晶胞中有 4 个二氧化碳分子
什么体？ 几个分子？
3、典型物质
（3）冰 氢键具有方向 性
冰中１个水分子周围有４个水分子
冰的结构
4、物理性质 （1）分子晶体有低熔点（破坏的是分子间作用力） （2）不导电（三态下均不存在带电荷的离子，共价 键没有被破坏）（水溶液 中有些导电有些不导电） （3）相似相溶 （4）易挥发、硬度小（分子间作用力弱）
3．下列化学式既能表示物质的组成，又能表示物质 分子式的是 ( C )。 A．NH4NO3 B．SiO2 C．C2H5OH D．Fe 4．氮化铝(AlN)常做砂轮及高温炉衬材料，熔化状态 下不导电，可知它属于 ( C )。 A．离子晶体 B．分子晶体 C．原子晶体 D．金属晶体
1 ．当下列物质以晶体形式存在时，其所属晶体类 型和所含化学键类型分别相同的是 ( C )。 A．氯化钠和氯化氢 B．二氧化碳和二氧化硅 C．四氯化碳和四氯化硅 D．单质铁和单质碘 2．下列有关物质的熔点高低顺序不正确的是( C ) A．HF＞HCl，HCl＜HBr B．CF4＜CCl4＜CBr4 C．I2＞SiO2 D．H2O＞H2S，SO2＜SeO2
1、定义：分子间通过分子间作用力构成的晶体称 为分子晶体。
注意点： I 构成分子晶体的粒子是分子。 II 在分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合， 而相邻分子靠分子间作用力相互吸引。
例 CO2 H2O 存在分子
2、结构特点：由于分子间作用力不具有 方向性 ，所以分子晶体在堆积排列时尽可能的 ________ 利用空间采取紧密堆积的方式。
常见分子晶体
常见分子晶体分子晶体是由大量的有机分子（或者有机分子和无机分子的混合）组成的三维晶体。
它们是化学物质的纯净结晶形态，具有高度定向的分子团簇结构，因此具有各种独特的化学和物理特性。
常见的分子晶体有芳烃晶体、烷烃晶体、烯烃晶体、萘烷晶体和苯烷晶体等。
芳烃晶体是指碳原子四面有同种或不同种芳基的晶体结构。
芳烃的晶体常由四面环结构所组成，这些环可以是环状的（例如苯和芘），也可以是网状的（例如吡啶）。
芳烃晶体的晶体结构的分子间的互相接触是由共价键形成的，因此它们具有非常高的熔点，比其它晶体都要高。
烷烃晶体是指由碳原子四面均附有烷基（由一个羟基和一个不饱和羟基连接而成）的晶体结构。
它们具有非常高的熔点，晶体结构的分子间由共价键构成的范式，如甲烷的「空气状（cellular）」晶体结构。
烯烃晶体也是四面均有烷基附有的晶体，但是具有一个不饱和三环（即烯烃），而不是共价键构成的范式。
烯烃晶体有大量的晶体结构类型，其中包括有萘烷（naphthalene）、芘（phenanthrene）和芪（acenaphthene）等。
萘烷晶体是指一种晶体结构，由两个连在一起的萘环（含有八个碳原子）所组成。
由于其具有古老的烯烃结构，萘烷晶体通常具有较高的熔点和灭火点，而且还具有很强的光学特性，如上转换性、荧光光谱和悬浮特性等。
苯烷晶体是指碳原子四面都附有苯基的晶体结构。
它们的分子间的相互作用是由共价键构成的，而不是烯烃晶体的烯环，因此它们的晶体结构就像甲烷一样，并且具有较高的熔点。
苯烷晶体有一种变体，称为叶绿素晶体，它由二环芳烃和两个饱和羟基所组成，具有丰富的荧光特性和传输性。
总之，常见的分子晶体有芳烃晶体、烷烃晶体、烯烃晶体、萘烷晶体和苯烷晶体等，它们均具有高度定向的分子团簇结构，因此具有各种独特的化学和物理特性。
其中，芳烃晶体是由碳原子四面有同种或不同种芳基的晶体结构组成，而烷烃晶体和烯烃晶体则是由碳原子四面均附有烷基的晶体结构，萘烷晶体是由两个连在一起的萘环构成，而苯烷晶体则是由碳原子四面都附有苯基的晶体结构。
分子晶体
分子晶体分子晶体，指分子间以范德华力相互结合形成的晶体。
大多数非金属单质及其形成的化合物如干冰(CO2)、I2、大多数有机物，其固态均为分子晶体。
分子晶体是由分子组成，可以是极性分子，也可以是非极性分子。
分子间的作用力很弱，分子晶体具有较低的熔、沸点，硬度小、易挥发，许多物质在常温下呈气态或液态，例如O2、CO2是气体，乙醇、冰醋酸是液体。
同类型分子的晶体，其熔、沸点随分子量的增加而升高，例如卤素单质的熔、沸点按F2、Cl2、Br2、I2顺序递增；非金属元素的氢化物，按周期系同主族由上而下熔沸点升高；有机物的同系物随碳原子数的增加，熔沸点升高。
但HF、H2O、NH3、CH3CH2OH等分子间，除存在范德华力外，还有氢键的作用力，它们的熔沸点较高。
分子组成的物质，其溶解性遵守“相似相溶”原理，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性的有机溶剂，例如NH3、HCl极易溶于水，难溶于CCl4和苯；而Br2、I2难溶于水，易溶于CCl4、苯等有机溶剂。
根据此性质，可用CCl4、苯等溶剂将Br2和I2从它们的水溶液中萃取、分离出来。
物质类别及举例所有非金属氢化物：如水、硫化氢部分非金属单质：如卤素单质部分非金属氧化物：如CO2、SO2绝大多数有机物（有机盐除外）几乎所有的酸（除外：一水合高氯酸的是离子晶体）离子晶体物理学概念，指离子间通过离子键结合形成的晶体。
离子间通过离子键结合形成的晶体。
在离子晶体中，阴、阳离子按照一定的格式交替排列，具有一定的几何外形，例如NaCl是正立方体晶体，Na+离子与Cl-离子相间排列，每个Na+离子同时吸引6个Cl离子，每个Cl-离子同时吸引6个Na+。
不同的离子晶体，离子的排列方式可能不同，形成的晶体类型也不一定相同。
离子晶体中不存在分子，通常根据阴、阳离子的数目比，用化学式表示该物质的组成，如NaCl表示氯化钠晶体中Na+离子与Cl-离子个数比为1∶1，CaCl2表示氯化钙晶体中Ca2+离子与Cl-离子个数比为1∶2。
10-典型晶体简介(分子晶体)
1、无氢键型分子晶体：一般采用面心式堆积 、无氢键型分子晶体： 分子配位数通常=12 分子配位数通常 如：C60与C60分子晶体
分子晶体及其堆积方式
1、无氢键型分子晶体：一般采用面心式堆积 、无氢键型分子晶体： 分子配位数通常=12 分子配位数通常 分子晶体（干冰） 如：CO2与CO2分子晶体（干冰）
分子晶体熔点的相对高低规律之四
讨论： 讨论： 实验测得气态氯化铝的相对分子质量等于267，则其分 实验测得气态氯化铝的相对分子质量等于 ， 子式为 ，其结构式可能为 。
分子晶体小结
• 分子晶体的一般情况： 分子晶体的一般情况：
所有非金属氢化物、部分共价化合物 所有非金属氢化物、部分共价化合物 非金属氢化物 物质种类 少数盐类 盐类， 少数盐类，如AlCl3 单核或多核的） 晶体中的微粒 （单核或多核的）分子 微粒间的作用力 范德华力或氢键 微粒内部的 微粒内部的 无化学键 有非极性共价键或 作用力 或有非极性共价键或有极性共价键 干冰、 典型代表 氦、氢、干冰、冰 He 、 H2 、 CO2 、 H2O 化学式 较软易碎、部分可溶于水、 较软易碎、部分可溶于水、 物理共性 熔点沸点较低、晶体导电导热性差 熔点沸点较低、晶体导电导热性差
分子晶体熔点的相对高低规律之四
升华问题： 升华问题： 某些分子晶体受热时 不经过熔化直接变成气态 这种现象叫升华 这种现象叫升华 升华的条件 条件是 升华的条件是： 在一定的压强条件下物质的熔点 熔点>沸点 在一定的压强条件下物质的熔点 沸点 能升华的常见物质有： 能升华的常见物质有： 干冰、 苯甲酸、 干冰、碘、萘、苯甲酸、氯化铝等
分子晶体熔点的相对高低规律之一
参考f=k·m1·m2/r2 （1）组成与结构相似时：—二
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【温故知新】
1、构成原子晶体的微粒及微粒间的作用力各是什么？原子晶体为什么熔、沸点高，硬度大？原子晶体有哪些应用？
2、分子间作用力有什么特点？你所知道的分子间的作用力都有哪些？
3、范德华力的存在范围如何？范德华力强度如何？有哪些特征？影响范德华力大小的因素有哪些？
4、你知道哪些物质中存在氢键？
【课前预习区】
1、分子晶体_________________，构成微粒_________,微粒间的作用力_____________
2、分子晶体的物理共性______________________，原因_________________________
3、典型的分子晶体是指原子以结合为分子后，这些分子再以结合形成的晶体。
4、石墨的物理性质（熔、沸点、硬度、导电性等）
【课堂互动区】
[观察与思考]
1、构成干冰晶体的微粒是什么？微粒间的作用力是什么？干冰的晶
胞属于哪种类型？一个晶胞中含有几个分子？每个CO2分子周围有几
个距它最近的分子？
2、简述水是怎样形成冰的？
3、观察表3-3-3和表3-3-4，分子晶体的熔沸点的影响因素有哪些？
4、比较81页表3-2-3、85页表3-3-1及88页3-3-3，离子晶体、分子晶体、原子晶体熔沸点差异的根本原因是什么？
5、石墨晶体的结构有什么特点？
[知识整合]
1、干冰晶体中晶胞的类型是，平均每个晶胞占有CO2分子的个数为____，每个CO2分子周围有_____个与之紧邻且等距的CO2分子。
2、画出一个水分子与另外四个水分子形成氢键的结构，并计算平均每摩尔水分子形成多少摩尔氢键。
3、分子晶体熔沸点的比较：对组成和结构相似、晶体中不不含的物质来说，如，随着的增大，分子间作用力，熔、沸点
4、填写下列表格
5、石墨晶体的结构特点有三点：一是具有层状结构，同一层内每个碳原子以杂化方式与另外个碳原子以相结合，形成的网状结构，因而石墨的熔沸点，类似于晶体；二是网络状的平面结构以结合成结构，因而石墨有的物理性质，类似于晶体；三是每个碳原子中未杂化的轨道上的电子形成与碳环的键，石墨具有性，类似于晶体。
所以石墨晶体称为晶体
【课堂巩固区】
1、当干冰气化时，下列所述各项中发生变化的是( )
A．分子间距离B．范德华力C．分子内共价键D．化学性质
2、固体乙醇晶体中不存在的作用力是( )
A．离子键B．极性键C．非极性键D．范德华力
3、下列物质的变化过程中，有共价键明显破坏的是（）
A、碘升华
B、NaCl颗粒被粉碎
C、HCl溶于水得盐酸
D、从碳酸氢铵中闻到刺激性气味
【课前预习区】
1、共价键的特征是什么？影响共价键强弱的因素有哪些？
2、范德华力与共价键相比强度如何？影响范德华力大小的因素有哪些？
3、比较HF、H2O、NH3的热稳定性大小，用原子结构理论和共价键理论加以分析。
4、KCl、NaOH、Mg晶体中存在哪些作用力？熔化时需破坏哪些作用力？
5、比较NaCl与KCl、Hg与Na的熔点高低，并解释原因。
6、比较同为IV A形成的CO2和SiO2的物理性质。
两者相差大吗？
7、填写【课后总结】表格中离子晶体、金属晶体的相关内容
【课堂互动区】
一、原子晶体：
【问题组1】观察金刚石的立体结构并思考：
1、在金刚石晶体中，从价电子角度分析，每个碳原子最多可与几个碳原子以什么键相结合？形成什么结构？键角是多少度？无限延伸会构成什么形状？最小的碳环是几元环？如何描述金刚石的晶体结构？
2、与金刚石晶体结构比较，硅晶体有何结构特点呢？如何描述？
3、与硅晶体结构比较，二氧化硅晶体有何结构特点呢？如何描述？
【归纳总结1】
1、原子晶体定义：
2、常见原子晶体：
金刚石结构特点：
晶体硅、碳化硅结构特点：
二氧化硅结构特点：
【归纳总结2】
3、原子晶体物理特性；比较结构相似的原子晶体的物理性质强弱的方法。
【学以致用】
4、原子晶体的用途。
【反馈练习】
有关原子晶体的叙述，正确的是（）
A．原子晶体中只存在非极性共价键。
B．在金刚石晶体中，碳原子采取的是SP2杂化方式。
C．原子晶体熔化时要破坏共价键。
D．在SiO2晶体中，由Si、O原子构成的最小单元环中共有8个原子。
二、分子晶体
【问题组3】观察干冰晶体的立体结构并思考：
1、干冰晶体存在哪些作用力？
2、二氧化碳分子在晶胞中的位置？
3、与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化碳分子有几个？
【归纳总结3】
1、分子晶体的定义：
2、常见分子晶体：
干冰晶体结构特点：
【问题组4】表2 ：
2、如何比较表2各物质熔沸点的变化规律？分析可能的原因。
【归纳总结4】
3、分子晶体物理特性、比较结构相似且不含氢键的分子晶体的物理性质强弱的方法。
【视频：】
4、干冰晶体的用途
【反馈练习】：
下列物质性质的变化规律与分子间作用力有关的是：
A、HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B、金刚石的硬度大于硅，其熔、沸点也高于硅
C、氯化氢气体溶于水后可以导电
D、F2、Cl2、Br2、I2的熔沸点逐渐升高
【整合提升】
1、比较下列晶体：①金刚石②NaF ③HCl ④晶体硅⑤HBr ⑥Hg ⑦KF沸点的高低，
说出你的判断依据。
2、判断晶体熔沸点高低的方法有哪些？请举例说明。
【课后巩固】
1．下列说法中，正确的是（）
A.构成分子晶体的微粒一定含有共价键
B.在结构相似的情况下，原子晶体中的共价键越强，晶体的熔沸点越高
C.分子晶体中共价键的键能越大，该分子晶体的熔沸点一定也越高
D.冰溶化时，分子中H—O键发生断裂
2、实现下列变化时，需要克服相同类型作用力的是（）
A．水晶和干冰的熔化B．食盐和冰醋酸的熔化
C．液溴和液汞的气化D．纯碱和烧碱的熔化
3、现有下列晶体, 用编号
．．填空回答下列问题：
A.干冰
B.金刚石
C. 氩
D.硅
E.过氧化钠
F.二氧化硅
G. 氯化铵H、铝
（1）通过非极性键形成的晶体是
（2）固态时属于分子晶体的是。
（3）由原子构成的分子晶体是。
（4）含有非极性键的离子晶体是。
（5）含有两种及以上作用力的物质是。
（6）受热熔化后化学键不发生变化的是。
需克服共价键的是。
【课后总结】四种晶体比较。