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66讨论:
讨论:
2、每个、每个Na+离子周围与离子周围与Na+最近且等距离的最近且等距离的Na+有有_个,每个个,每个Cl离子周围与离子周围与Cl最近且最近且等距离的等距离的Cl有有_个。
个。
1212晶胞晶胞:
晶体中最小的重复单元晶体中最小的重复单元有有1/8属于属于该立方体该立方体有有1/4属于属于该立方体该立方体有有1/2属于属于该立方体该立方体完全属于该完全属于该立方体立方体3该晶胞中实际有几个该晶胞中实际有几个Na+?
几个?
几个Cl?
.晶体中结构单元微粒实际数目的计算、晶体中结构单元微粒实际数目的计算、离子晶体化学式的确定离子晶体化学式的确定(均摊法均摊法)Na+Cl-位于位于顶点顶点的微粒,晶胞完全拥有其的微粒,晶胞完全拥有其1/81/8。
位于位于面心面心的微粒,晶胞完全拥有其的微粒,晶胞完全拥有其1/21/2。
位于位于棱上棱上的微粒,晶胞完全拥有其的微粒,晶胞完全拥有其1/41/4。
位于位于体心体心上的微粒上的微粒完全属于完全属于该晶胞拥有为该晶胞拥有为11。
晶胞中的氯离子数晶胞中的氯离子数=12=12+1=4+1=4钠离子数钠离子数=8=8+6+6=4=4。
即钠离子与氯离子个数比为即钠离子与氯离子个数比为4:
4=1:
14:
1,故氯化钠的化学式为故氯化钠的化学式为NaClNaClCsCl晶体的结构:
晶体的结构:
(2)CsCl:
体心立方结构体心立方结构(基本结构单元是体心基本结构单元是体心立方体)立方体)、每个、每个Cs+离子周围有离子周围有_个个Cl离子,每个离子,每个Cl离子周围有离子周围有_个个Cs+离子离子88、每个离子周围与、每个离子周围与Cs+最近且等距离的最近且等距离的Cs+有有_个,每个个,每个Cl离子周围与离子周围与Cl最近且等距离最近且等距离的的Cl有有_个。
、该晶胞中有几个、该晶胞中有几个Cs+?
化学式呢?
、CsCl例题分析:
如图所示的如图所示的晶体结构是一种具有优良的压电、晶体结构是一种具有优良的压电、铁电、光电等功能的晶体材料的最小结构单元铁电、光电等功能的晶体材料的最小结构单元(晶胞)。
(晶胞)。
求晶体内与每个求晶体内与每个“TT”紧邻的氧原子数、这紧邻的氧原子数、这种晶体材料的化学式?
(各元素所带的电荷均种晶体材料的化学式?
(各元素所带的电荷均已略去)已略去)O原子Ti原子Ba原子例题解析:
化学式为:
BaTiO3Ba:
1x1Ti:
8x(1/8)O:
12x(1/4)O原子Ti原子Ba原子晶体质点晶体质点晶体质点晶体质点微粒间作用力微粒间作用力微粒间作用力微粒间作用力熔沸点熔沸点熔沸点熔沸点硬度硬度硬度硬度溶解性溶解性溶解性溶解性导电性导电性导电性导电性阴、阳阴、阳离离子子离子键离子键较高较高较较硬硬易溶于易溶于极性溶极性溶剂剂溶于水溶于水或熔融或熔融时导电时导电离子晶体物理性质列表:
思考题:
离子晶体的熔、沸点,硬度与离子键强弱有何关系?
为什么?
思考2比较NaCl、CsCl熔点和沸点的高低12900C6450CCsCl14130C8010CNaCl沸点沸点熔点熔点为什么为什么NaCl的熔点和沸点比的熔点和沸点比CsCl的高?
的高?
离子键的强弱与离子晶体的物理性质的关系离子键越强离子键越强离子晶体的硬度越大、离子晶体的硬度越大、熔沸点越高熔沸点越高F=KF=KQQ阴阴XQXQ阳阳RR22键长键长阴、阳离子电荷越阴、阳离子电荷越大离子半径越小大离子半径越小结构决定性质结构决定性质离子晶体的熔沸点高低与离子键强弱有关,离子晶体的熔沸点高低与离子键强弱有关,离子键越强其熔沸点越高。
离子键越强其熔沸点越高。
阴阳离子的半径越小,离子键越强。
阴阳离子所带电荷越多,离子键越强。
练习练习1比较下列晶体熔沸点高低:
比较下列晶体熔沸点高低:
NaFKClNaClKBrCsINaFNaClKClKBrCsIrNa+CsClA22BC22看图写化学式练练习习离子晶体离子晶体什么叫离子晶体?
什么叫离子晶体?
离子晶体的特点?
哪些物质属于离子晶体?
离子间通过离子键结合而成的晶体。
无单个分子存在;
NaCl是化学式。
是化学式。
熔沸点较高,硬度较大,难挥发难压缩。
水溶液或者熔融状态下均导电。
离子化合物:
大部分盐类、强碱、铵盐、离子化合物:
大部分盐类、强碱、铵盐、活泼活泼金属的氧化物金属的氧化物、思考与交流思考与交流石墨和金刚石同属于碳的单质,为什石墨和金刚石同属于碳的单质,为什么在硬度上会相差如此之大?
么在硬度上会相差如此之大?
观察与思考:
下列两种晶体有什么共同点?
碘晶体结构碘晶体结构干冰晶体结构干冰晶体结构二、分子晶体二、分子晶体11、概念、概念分子间以分子间作用力(范德华力,氢键)相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结合的晶体叫分子晶体(11)构成分子晶体的粒子是分子。
)构成分子晶体的粒子是分子。
(22)粒子间的相互作用是分子间作用力。
)粒子间的相互作用是分子间作用力。
(33)范德华力远小于化学键的作用;
范德华力远小于化学键的作用;
(4)分子晶体熔化破坏的是分子间作用力。
)分子晶体熔化破坏的是分子间作用力。
分子晶体有哪些物理特性,为什么?
(1)较低的熔点和沸点,易升华;
较低的熔点和沸点,易升华;
(2)较小的硬度;
较小的硬度;
(3)一般都是绝缘体,熔融状态也不导电。
一般都是绝缘体,熔融状态也不导电。
原因:
分子间作用力较弱原因:
分子间作用力较弱2、物理特性:
、物理特性:
3、典型的分子晶体:
、典型的分子晶体:
非金属氢化物:
H2O,H2S,NH3,CH4,HX酸:
酸:
H2SO4,HNO3,H3PO4部分非金属单质部分非金属单质:
X2,O2,H2,S8,P4,C60部分非金属氧化物部分非金属氧化物:
CO2,SO2,NO2,P4O6,P4O10大多数有机物:
大多数有机物:
乙醇,冰醋酸,蔗糖4、分子晶体结构特征只有范德华力,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有分子间氢键不具有分子密堆积特征如:
HF、冰、NH3分子的密堆积分子的密堆积(与每个分子距离最近的相同分子共有(与每个分子距离最近的相同分子共有(与每个分子距离最近的相同分子共有(与每个分子距离最近的相同分子共有12121212个个个个)氧(O2)的晶体结构碳60的晶胞分子的密堆积分子的密堆积(与(与COCO22分子距离最近的分子距离最近的COCO22分子共有分子共有1212个个)干冰的晶体结构图冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子冰的结构冰的结构氢键具有方向性氢键具有方向性分子的非密堆积分子的非密堆积思考:
思考:
1mol冰周围有?
冰周围有?
mol氢键氢键冰中个水分子周围有个水分子形成冰中个水分子周围有个水分子形成什么空间构型?
什么空间构型?
归纳要点归纳要点分子的密度取决于晶体分子的密度取决于晶体的体积,取决于紧密堆积程度,分子的体积,取决于紧密堆积程度,分子晶体的紧密堆积由以下两个因素决定:
晶体的紧密堆积由以下两个因素决定:
(1)范德华力)范德华力
(2)分子间氢键)分子间氢键5、分子晶体熔、沸点高低的比较规律、分子晶体熔、沸点高低的比较规律分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间的作用力。
分子间作用力越大,物质熔化的作用力。
分子间作用力越大,物质熔化和汽化时需要的能量就越多,物质的熔、和汽化时需要的能量就越多,物质的熔、沸点就越高。
沸点就越高。
因此,比较分子晶体的熔、沸点高低,实因此,比较分子晶体的熔、沸点高低,实际上就是比较分子间作用力(包括范力和际上就是比较分子间作用力(包括范力和氢键)的大小。
氢键)的大小。
(1)组成和结构相似的物质,相对分子质量越)组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,熔沸点越高。
如:
大,范德华力越大,熔沸点越高。
O2N2,HIHBrHCl。
(2)分子量相等或相近,极性分子的范德华力)分子量相等或相近,极性分子的范德华力大,熔沸点高,如大,熔沸点高,如CON2(3)含有氢键的,熔沸点较高。
如)含有氢键的,熔沸点较高。
如H2OH2TeH2SeH2S,HFHCl,NH3PH3(4)在烷烃的同分异构体中,一般来说,支链)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:
正戊烷数越多,熔沸点越低。
正戊烷异戊烷异戊烷新戊烷;
芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构新戊烷;
芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照体一般按照“邻位邻位间位间位对位对位”的顺序的顺序。
思考思考1是不是在分子晶体中分子间只存在是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力?
范德华力?
思考思考2为什么冰融化为水时为什么冰融化为水时,密度增大?
密度增大?
不对,分子间氢键也是一种分子间作用力,不对,分子间氢键也是一种分子间作用力,如冰中就同时存在着范德华力和氢键。
如冰中就同时存在着范德华力和氢键。
在冰晶体中在冰晶体中,每个分子周围只有每个分子周围只有44个紧邻的水分子个紧邻的水分子,由于水分子之间的主要作用力是氢键由于水分子之间的主要作用力是氢键,氢键跟共价氢键跟共价键一样具有方向性键一样具有方向性,即氢键的存在迫使在四面体中即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的心的每个水分子与四面体顶角方向的44个相邻水分个相邻水分子相互吸引子相互吸引,这一排列使冰晶体中的水分子的空间这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不变利用率不变,留有相当大的空隙。
当冰刚刚融化为留有相当大的空隙。
当冰刚刚融化为液态水时液态水时,热运动使冰的结构部分解体热运动使冰的结构部分解体,水分子间水分子间的空隙减小的空隙减小,密度反而增大。
密度反而增大。
思考思考3为何干冰的熔沸点比冰低,密为何干冰的熔沸点比冰低,密度却比冰大?
度却比冰大?
由于冰中除了范德华力外还有氢键作用,由于冰中除了范德华力外还有氢键作用,破坏分子间作用力较难,所以熔沸点比干冰高。
破坏分子间作用力较难,所以熔沸点比干冰高。
由于分子间作用力特别是氢键的方向性,由于分子间作用力特别是氢键的方向性,导致晶体中有相当大的空隙,所以相同状况下导致晶体中有相当大的空隙,所以相同状况下体积较大体积较大由于由于CO2分子的相对分子质量分子的相对分子质量H2O,所以所以干冰的密度大。
干冰的密度大。
科学视野:
笼装化合物20世纪末,科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。
这种晶体的主要气体成分是甲烷,因而又称甲烷水合物。
它的外形像冰,而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷,因而又称“可燃冰”思考与交流思考与交流CO2和和SiO2的一些物理性质如下表所示,通过的一些物理性质如下表所示,通过比较试判断比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。
晶体是否属于分子晶体
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