分子晶体 堆积
晶胞结构
晶胞结构一、金属晶体2.钾型A2（体心立方堆积）堆积晶胞钾型A2堆积晶胞是立方体心, 因此晶胞的大小可以用等径圆球的半径r 表示出来, 即晶胞的边长a 与r 的关系为:A2堆积的空间利用率的计算:A2堆积用圆球半径r 表示的晶胞体积为:ar r a r a 43,34 ,43===%02.68833364342234223364)34(33333==⋅=⋅===πππr r V V A rV rr V 晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中3.六方最密堆积（4）A1（面心立方最密堆积）A1是ABCABCABC······型式的堆积，从这种堆积中可以抽出一个立方面心点阵，因此这种堆积型式的最小单位是一个立方面心晶胞。
A1堆积晶胞是立方面心, 因此晶胞的大小可以用等径圆球的半径r 表示出来, 即晶胞的边长a 与r 的关系为:A1堆积空间利用率的计算:A1堆积用圆球半径r 表示的晶胞体积为:（5）A4堆积形成晶胞A4堆积晶胞是立方面心点阵结构, 因此晶胞的大小可以用等径圆球的半径r 表示出来, 即晶胞的边长a 与r 的关系为:A4堆积的空间利用率的计算:A4堆积用圆球半径r 表示的晶胞体积为: ra r a 22 ,42==%05.742312163441344 4216)22(33333==⋅=⋅===πππr r V V A r V r r V 晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中ar r a r r a 83,38 ,8243===⨯=%01.34163335123484348 833512)38(33333==⋅=⋅===πππr r V V A r V r r V 晶胞圆球圆球晶胞堆积的空间利用率为：个圆球的体积为：每个晶胞中二、原子晶体1.金刚石立体网状结构，每个碳原子形成4个共价键，任意抽出2个共价键，每两个单键归两个六元环所有，而不是只归一个六元环所有（如图所示，红色的两个碳碳单键，可以构成蓝色和紫红色的两个六元环）。
《分子晶体与原子晶体》 知识清单
《分子晶体与原子晶体》知识清单一、分子晶体1、定义分子晶体是由分子通过分子间作用力（范德华力、氢键等）构成的晶体。
2、常见的分子晶体（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）、氧气（O₂）、氮气（N₂）、白磷（P₄）、硫（S₈）等。
（3）部分非金属氧化物，如 CO₂、SO₂、P₄O₆、P₄O₁₀等。
（4）几乎所有的酸，如 HNO₃、H₂SO₄、HClO 等。
（5）大多数有机物，如苯、乙醇、葡萄糖等。
3、分子间作用力（1）范德华力范德华力是普遍存在于分子之间的一种较弱的相互作用力。
其大小主要取决于相对分子质量的大小，相对分子质量越大，范德华力越大；分子的极性越大，范德华力也越大。
范德华力一般影响物质的熔沸点和溶解性等物理性质。
（2）氢键氢键是一种特殊的分子间作用力，它比范德华力强，但比化学键弱。
存在氢键的物质，其熔沸点往往会升高。
例如，在第ⅥA 族元素的氢化物中，由于水分子间存在氢键，使得水的沸点在同主族氢化物中最高。
4、分子晶体的物理性质（1）熔点和沸点较低由于分子间作用力较弱，分子晶体在较低的温度下就可以克服分子间作用力而熔化或汽化。
（2）硬度较小分子晶体中的分子排列比较松散，所以硬度通常较小。
（3）一般不导电大多数分子晶体在固态和熔融状态下都不导电，但有些分子晶体（如酸）在水溶液中可以导电。
5、分子晶体的结构特征（1）分子密堆积如果分子间作用力只有范德华力，在以一个分子为中心的周围，通常可以有 12 个紧邻的分子，如干冰的晶体结构。
（2）分子非密堆积如果分子间存在氢键，由于氢键具有方向性和饱和性，会使分子不能采取密堆积的方式，如冰的晶体结构。
二、原子晶体1、定义原子晶体是由原子通过共价键结合形成的具有空间网状结构的晶体。
2、常见的原子晶体（1）某些非金属单质，如金刚石（C）、晶体硅（Si）、晶体硼（B）等。
（2）某些非金属化合物，如碳化硅（SiC）、二氧化硅（SiO₂）等。
晶体中质点的堆积
03
质点堆积的物理性质
电导率与热导率
电导率
质点堆积结构影响电导率，因为电导率与晶格中的电子传输 有关。紧密堆积结构有利于电子的传导，因此具有高电导率 。
热导率
质点堆积的紧密程度同样影响热导率。紧密堆积的晶体具有 较高的热导率，因为热量在晶格中的传递更为有效。
光学性质
折射率
质点的堆积方式影响光的折射率。特定的堆积结构可以导致光的特定折射，这在 光学材料中具有重要应用。
分子晶体结构
分子晶体结构是由分子间通过范德华 力结合形成的晶体结构。分子晶体结 构的特点是质点间的相互作用力较弱， 具有较低的熔点和硬度。常见的分子 晶体结构有冰、干冰等。
VS
分子晶体结构的堆积方式通常采用立 方密排或面心立方，即分子间的排列 较为松散，形成较为开放的晶格结构。 这种堆积方式能够使分子间的相互作 用力得到最大程度的发挥，从而提高 晶体的稳定性和物理性质。
晶体中质点的堆积
目录 CONTENT
• 晶体与质点堆积的基本概念 • 质点堆积的几何原理 • 质点堆积的物理性质 • 质点堆积的化学特性 • 质点堆积的晶体结构实例
01
晶体与质点堆积的基本概 念
晶体的定义与特性
定义
晶体是由原子、分子或离子按照 一定的规律周期性排列形成的固 体物质。
特性
晶体具有规则的几何外形、固定 的熔点和各向异性等特性。
吸收光谱
不同堆积方式的晶体对光的吸收表现出不同的光谱特性，这决定了它们在特定波 长下的透射和吸收特性。
力学性质
硬度与韧性
质点的紧密堆积可以提高晶体的硬度， 但可能会降低其韧性。这决定了晶体 在不同外力作用下的响应行为。
弹性模量
质点的堆积方式影响晶体的弹性模量， 即晶体抵抗形变的能力。紧密堆积的 晶体通常具有较高的弹性模量。
分子晶体
一．分子晶体
１、定义
分子间以分子间作用力（范德华力,氢键）相 结合的晶体叫分子晶体。
分子晶体中存在的微粒： 分子 粒子间的相互作用是分子间作用力
2.常见的分子晶体
(1)所有非金属氢化物：
H2O、H2S、NH3、CH4、HX
(2)几乎所有的酸：
H2SO4、HNO3、H3PO4（碱和盐则是离子晶体）
(3)部分非金属单质:
X2、O2、H2、 S8、P4、C60 、稀有气体
(4)部分非金属氧化物:
CO2、SO2、NO2、 P4O6、 P4O10
(5)绝大多数有机物的晶体：
乙醇、冰醋酸、蔗糖、 苯、萘、蒽、苯甲酸等
3.分子晶体结构特征
（１）只有范德华力（每个分子周围有12个紧邻 的分子，如：C60、干冰 、I2、O2） －－分子 密堆积
干冰及其晶胞
分子晶体溶于水时，水溶液有的能导电，如
HCl溶于水，有的不导电，如C2H5OH溶于水。
2、怎样判断分子晶体的溶解性？
组成分子晶体的分子不同，分子晶体的性质也不 同，如在溶解性上，不同的晶体存在着较大差异。 通过对实验的观察和研究，人们得出了一个经验 性的“相似相溶”结论：非极性溶质一般能溶于 非极性溶剂；极性溶质一般溶于极性溶剂。 当某些分子晶体溶于水时，若能与水分子之间 形成氢键，则溶质的溶解度会显著增大。如NH3 极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与 混溶，就是它们与水形成了分子间氢键的缘故。
由于分子间作用力很弱
分子晶体一般具有： ①较低的熔点和沸点
4.分子晶体的物理特性
(有的有升华的特性： 如硫、碘、干冰、萘、蒽、苯甲酸等） 组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子 间作用力越大，其熔点越高。分子间存在氢键的分子晶 体，比组成和结构相似的其他分子晶体熔点要高。
高中化学优质教案 分子晶体 教学设计[选修](2)
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课题：第二节分子晶体与原子晶体
第1课时 分子晶体
授课班级
课时
教
学
目
的
知识
与
技能ห้องสมุดไป่ตู้
1、使学生了解分子晶体的组成粒子、结构模型和结构特点及其性质的一般特点。
2、使学生了解晶体类型与性质的关系。
3、使学生理解分子间作用力和氢键对物质物理性质的影响。
4、知道一些常见的属于分子晶体的物质类别。
过程
与
方法
(4)几乎所有的酸
(5)绝大多数有机物的晶体。
[投影]图3-10氧和碳-60是分子晶体：
[讲]大多数分子晶体的结构有如下特征：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，如图3—10，分子晶体的这一特征称为分子密堆积。
[板书]4、分子晶体结构特点：
（1）分子密堆积：
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
(5)绝大多数有机物的晶体。
4、分子晶体结构特点：
（1）分子密堆积：
① C60
② 干冰：CO2的晶体。分子间存在范德华力，熔点低，易升华，制冷剂。
（2）冰的晶体：氢键型晶体、每个水分子周围只有4个紧邻的水分子、正四面体形。特点：4℃密度最大。
教学过程
教学步骤、内容
教学方法、手段、师生活动
[引入]咱们在第二章中已学过分子间作用力，在必修中也学过离子键和共价键，有谁总结一下微粒间的作用力有哪些？（讨论）
[师生共同总结]微粒间作用：
微粒为分子：分子间作用力（或范德华力）或氢键；
微粒为原子：极性共价键或非极性共价键；
分子晶体与原子晶体 课件
BC
C、分子间距离
D、分子间的氢键
3、冰醋酸固体中不存在的作用力是（ A ） A、离子键 C、非极性键 B、极性键 D、范德华力
⑤晶体中每个C参与了4条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只 有一半，故C原子与C—C键数之比为：1 ：（4 x ½ ）= 1：2
白球表示 硅原子
3、特性
干冰的晶体结构图
晶体氦
【总结运用】
1、你可以从哪些角度判断一种晶体为原子晶体？
结构 （1）构成晶体的微粒都是原子
（2）微粒间的作用都是共价键
二、原子晶体
1、定义 2、常见原子晶体
典型的原子晶体
金刚石的结构特征：在金刚石晶体里
①每个碳原子都采取SP3杂化，被相邻的4个碳原子包围，以 共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正 四面体的中心。 ②这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网 状晶体。 ③金刚石晶体中所有的C—C键键长相等，键角相等（109°28’）； ④晶体中最小的碳环由6个碳组成，且不在同一平面内；
NaCl晶胞
金刚石
CO2晶胞
I2
CO2晶胞
一、分子晶体
1、定义
①、组成粒子 ②、粒子作用
③、堆积方式
分子的密堆积
（与CO2分子距离最近的 CO2分子共有12个 ）
干冰的晶体结构图
分子的非密堆积
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
2、常见分子晶体
3、特性
4、分子晶体熔沸点比较
（1）熔点和沸点很高 性质 （2）硬度很大
【拓展训练】
1、分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：
A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不
分子晶体与原子晶体
第12讲分子晶体与原子晶体根据预习里已经学习的内容，为什么金刚石是自然界最硬的物质？干冰和冰的性质是否能用一些相同的原理来进行解释？能否通过一些物理性质的数据判断晶体类型？ (1)分子间作用力只有范德华力 晶体中分子堆积方式为分子密堆积，即以一个分子为中心，其周围通常可以有12个紧邻的分子。
如干冰的晶胞结构如图： ①每个晶胞中有4个分子。
②每个晶胞中有12个原子。
③每个CO 2分子周围等距离紧邻的CO 2分子有12个。
(2)分子间有其他作用力水分子之间的主要作用力是氢键，在冰的每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。
如冰的晶体结构如右图。
(1)结构相似，分子之间不含氢键而利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔点逐渐升高。
例如，常温下Cl 2为气态，Br 2为液态，而I 2为固态；CO 2为气态，CS 2为液态。
讲义 一、导入 二、知识讲解知识点1 分子晶体的结构特征 知识点2 分子晶体熔沸点的比较(2)相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔点高，如CO 的熔点比N 2的熔点高。
(3)组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体所形成的分子晶体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间相互作用越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。
[特别提醒]少数以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔点高，如含有H —F 、H —O 、H —N 等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF 、H 2O 、NH 3、醇、羧酸、糖等物质的熔点较高。
①在晶体中每个碳原子以4个共价键与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。
②晶体中C—C—C 夹角为109°28′，碳原子采取了sp 3杂化。
③最小环上有6个碳原子。
④晶体中碳原子个数与C—C 键数之比为1∶⎝⎛⎭⎫4×12＝1∶2。
【教学建议】 此处内容主要用于教师课堂的精讲，每个题目结合试题本身、答案和解析部分，教师有的放矢的进行讲授或与学生互动练习。
第三章 第二节 第1课时 分子晶体(教师版)
第二节分子晶体与原子晶体第1课时分子晶体一、分子晶体及其结构特点1．概念分子间通过分子间作用力相结合形成的晶体。
2．微粒间作用分子晶体中相邻的分子间以分子间作用力相互吸引。
3．常见分子晶体及物质类别物质类别实例所有非金属氢化物H2O、NH3、CH4等部分非金属单质卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等部分非金属氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等几乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等绝大多数有机物的晶体苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等4.两种典型分子晶体的组成与结构(1)干冰①每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子。
②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为12个。
(2)冰①水分子之间的作用力有范德华力和氢键，但主要是氢键。
②由于氢键的方向性，使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。
判断正误(1)分子晶体中，一定存在共价键和分子间作用力() (2)分子晶体中只存在分子间作用力() (3)共价化合物一定属于分子晶体() (4)干冰晶胞中含有4个CO2分子()(5)分子晶体中一定含有分子间作用力，不一定含有化学键()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√1．下列物质中，属于分子晶体的是________。
①二氧化硅 ②碘 ③食盐 ④蔗糖 ⑤磷酸答案 ②④⑤解析 由常见分子晶体对应的物质类别可知：碘、蔗糖、磷酸都属于分子晶体。
2．甲烷晶体的晶胞结构如图所示(1)晶胞中的球只代表1个__________。
(2)晶体中1个CH 4分子有______个紧邻的CH 4分子。
(3)甲烷晶体熔化时需克服______。
(4)1个CH 4晶胞中含有______个CH 4分子。
答案 (1)甲烷分子 (2)12 (3)范德华力 (4)4解析 (1)题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是1个甲烷分子。
(2)由甲烷晶胞分析，位于晶胞顶点的某一个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子在晶胞的面上，因此每个都被2个晶胞共用，故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为3×8×12＝12。
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分子晶体堆积
分子晶体是由分子通过弱力相互作用而形成的晶体结构，其堆积方式是影响其性质和应用的重要因素之一。
分子晶体的堆积方式可以分为三类：密堆积、松堆积和有序堆积。
其中，密堆积是最常见的堆积方式，分子之间的距离非常接近，形成密实的晶体结构；松堆积则是分子之间距离较远，形成比较松散的晶体结构；而有序堆积则是分子按一定规律排列，形成具有特定有序性的晶体结构。
不同的堆积方式会影响分子晶体的物理、化学和光学性质，例如密堆积的分子晶体通常具有较高的密度和强的光学吸收性能，而松堆积的分子晶体则通常具有较低的密度和较弱的光学吸收性能。
在分子晶体的应用中，堆积方式也是一个非常重要的因素。
例如，密堆积的分子晶体可以用于制备传感器和光电器件等高灵敏度材料，而有序堆积的分子晶体则可以用于制备具有特定光学性质的材料，例如液晶显示器和光学存储器等。
总之，分子晶体的堆积方式在其性质和应用中都具有重要作用，对于分子晶体的研究和发展具有重要意义。
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