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文檔簡介
1、晶體結構與性質教案(一)分子晶體和原子晶體1. 晶體與非晶體2. 晶胞3. 分子晶體4. 原子晶體 二. 重點、難點1. 通過實驗探究理解晶體與非晶體的差異。2. 了解區(qū)別晶體與非晶體的方法,認識化學的實用價值,增強學習化學的興趣。3. 了解分子晶體的組成粒子、結構模型和結構特點及其性質的一般特點。4. 理解分子間作用力和氫鍵對物質物理性質的影響,知道一些常見的屬于分子晶體的物質類別。5. 掌握原子晶體的概念,能夠區(qū)分原子晶體和分子晶體。6. 了解金剛石等典型原子晶體的結構特征,能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結構與性質的關系。 三. 教學過程(一)晶體與非晶體1、晶體的
2、定義:晶體是由原子或原子團、離子或分子在空間按一定規(guī)律周期性地重復排列構成的固體物質。非晶體是原子、分子或離子無規(guī)則地堆積在一起所形成的固體。(1)一種物質是否是晶體是由其內部結構決定的,而非由外觀判斷。(2)晶體內部的原子有規(guī)律地排列,且外觀為多面體,為固體物質。(3)周期性是晶體結構最基本的特征。2、晶體與非晶體的本質差異 自范性 微觀結構 晶體 有(能自發(fā)呈現多面體外形) 原子在三維空間里呈周期性有序排列 非晶體 沒有(不能自發(fā)呈現多面體外形) 原子排列相對無序
3、(1)自范性:晶體能自發(fā)性地呈現多面體外形的性質。(2)晶體自范性的本質:是晶體中粒子微觀空間里呈現周期性地有序排列的宏觀表象。(3)晶體自范性的條件之一:生長速率適當。如熔融態(tài)的二氧化硅,快速地冷卻得到瑪瑙,而緩慢冷卻得到水晶。3、晶體形成的一段途徑:(1)熔融態(tài)物質凝固。如從熔融態(tài)結晶出來硫晶體。(2)氣態(tài)物質冷卻不經液態(tài)直接凝固(凝華)。如凝華得到的碘晶體。(3)溶質從溶液中析出。如從硫酸銅飽和溶液中析出的硫酸銅晶體。4、晶體的特點:(1)均勻性(2)各向異性(3)自范性(4)有明顯確定的熔點(5)有特定的對稱性(6)使X射線產生衍射 (二)晶胞1、晶胞的定義:晶體結構中的基本
4、單元叫晶胞。(1)晶胞是從晶體結構中截取出來的大小、形狀完全相同的平行六面體。晶胞代表整個晶體,無數個晶胞堆積起來,則得到晶體。(2)整個晶體是由晶胞“無隙(相鄰晶胞之間沒有任何間隙)并置(所有晶胞都是平行排列的,取向相同)”堆砌而成。晶胞的無隙并置體現了晶體的各向異性(強度、導熱、光學性質)和緊密堆積(緊密堆積指由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結合的晶體中,原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數高,能充分利用空間的堆積密度最大的那些結構。)。(3)晶胞內微粒的組成反映整個晶體的組成,求出晶胞中微粒的個數比就能寫出晶體的化學式。2、晶胞中原子個數的計算方法: (三)分子
5、晶體1、定義:分子間以分子間作用力(范德華力,氫鍵)相結合的晶體叫分子晶體。(1)構成分子晶體的粒子是分子;(2)分子晶體的粒子間的相互作用是范德華力;(3)范德華力遠小于化學鍵的作用;(4)分子晶體熔化破壞的是分子間作用力。2、典型的分子晶體(1)所有非金屬氫化物:H2O、H2S、NH3、CH4、HX(2)部分非金屬單質:X2、 N2、 O2、 H2、S8、P4、C60(3)部分非金屬氧化物:CO2、SO2、N2O4,P4O6, P4O10(4)幾乎所有的酸:H2SO4、HNO3、H3PO4(5)大多數有機物:乙醇,冰醋酸,蔗糖3、分子晶體的物理特性:某些分子晶體的熔點由于范德華力很弱,所以
6、分子晶體一般具有:(1)較低的熔點和沸點;(2)較小的硬度;(3)一般都是絕緣體,熔融狀態(tài)也不導電?!舅伎?】為何分子晶體的硬度小,熔沸點低?因為構成晶體的微粒是分子,分子之間以分子間作用力(主要是范德華力)相結合,范德華力遠小于化學鍵的作用。【思考2】是不是在分子晶體中分子間只存在范德華力?不對,分子間氫鍵也是一種分子間作用力,如冰中就同時存在著范德華力和氫鍵?!舅伎?】為何干冰的熔沸點比冰低,密度卻比冰大? 由于冰中除了范德華力外還有氫鍵作用,破壞分子間作用力較難,所以熔沸點比干冰高。由于分子間作用力特別是氫鍵的方向性,導致晶體冰中有相當大的空隙,所以相
7、同狀況下體積較大。又由于CO2分子的相對分子質量>H2O分子的相對分子質量,所以干冰的密度大。4、分子晶體的結構特征 組成微粒 微粒間作用 堆積方式 熔沸點比較 密度比較 冰 水分子 范德華力和氫鍵 每個分子周圍有4個緊鄰的分子 較高 較小 干冰 CO2分子 范德華力 每個分子周圍有12個緊鄰的分子 較低 較大 大多
8、數分子晶體結構有如下特征:(1)如果分子間作用力只是范德華力。以一個分子為中心,其周圍通??梢杂袔讉€緊鄰的分子。如O2、C60、CO2,我們把這一特征叫做分子緊密堆積。(2)如果分子間除范德華力外還存在著氫鍵,分子就不會采取緊密堆積的方式。如在冰的晶體中,每個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子,形成正四面體。氫鍵不是化學鍵,比共價鍵弱得多卻跟共價鍵一樣具有方向性,而氫鍵的存在迫使四面體中心的每個水分子與四面體頂角方向的4個相鄰水分子相互吸引,這一排列使冰晶體中空間利用率不高,皆有相當大的空隙使得冰的密度減小。5、分子晶體熔、沸點高低的比較規(guī)律分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間的作用力。分子間作用力越大,物質熔化和汽化時需要的能量就越多,物質的熔、沸點就越高。因此,比較分子晶體的熔、沸點高低,實際上就是比較分子間作用力(包括范力和氫鍵)的大小。(1)組成和結構相似的物質,相對分子質量越大,范德華力越大,熔沸點越高。如:O2>N2,HI>HBr>HCl。(2)分子量相等或相近,極性分子的范德華力大,熔沸點高,如CO>N2(3)含有氫鍵的,熔沸點較高。如H2O&g
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