第三章
晶体结构与性质
第二节分子晶体与共价晶体
使学生主动参与科学探究，体验探究过程，激发他们的学习兴趣。
1.通过思考、讨论、查阅资料等方法，掌握分子晶体的结构特点与性质特征。
2.通过引导学生分析，总结出分子晶体的结构特点。
教学引入：冰和钻石都是晶体，二者有什么不同？
分子晶体
01
1.1
分子晶体
1.分子晶体：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。
1.1
分子晶体
2.常见的分子晶体
①所有的非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、HCl、CH4等；
②几乎所有的酸；
③绝大多数有机物。
④部分非金属单质：卤素单质X2、硫、N2、白磷P4、稀有气体、C60等；
【注意】金刚石不是分子晶体，是下节课讲的共价晶体。
⑤部分非金属氧化物：CO2、P4O6、P4O10、SO2等；
【注意】SiO2也不是分子晶体，是共价晶体。
1.2
分子晶体的物理性质
某些分子晶体的熔点
分子晶体
氧气
氮气
白磷
水
硫化氢
甲烷
乙酸
尿素
熔点/℃
-218.3
-210.1
44.2
0
-85.6
-182
16.6
132.7
分子晶体的物理性质
(1)分子晶体熔、沸点较低：分子间存在氢键时，熔点会增高，不存在氢键时，结构相似的，相对分子质量越大，熔点越高。
(2)硬度很小：分子间作用力的强度小，弱于化学键。
(3)分子晶体不导电，熔融态不导电，部分溶于水导电。
(4)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律。
课堂检测
1.下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是()
①HCl②HBr③HI④CO⑤N2⑥H2
A.①②③④⑤⑥
B.③②①⑤④⑥
C.③②①④⑤⑥
D.⑥⑤④③②①
C
1.3
分子晶体的结构
物质构成的微粒是不同的，在分子晶体中，分子间的作用力会对其结构产生影响。
1.3
分子晶体的结构
分子密堆积是指在晶体中，原子或分子通过分子间作用力(如范德华力)相互排列，以尽可能紧密的方式占据空间。这种排列方式使得晶体的能量达到最低状态，从而保证了晶体的稳定性。
分子密堆积的特征在于其紧密程度，这通常可以通过配位数来衡量，即一个中心原子或分子周围紧邻的原子或分子数量。
在只含有分子间作用力的分子晶体中，分子密堆积是一种常见的排列方式，而含有氢键的分子晶体则由于氢键的方向性，往往不能形成密堆积结构。
1.3
分子晶体的结构
1.干冰是典型的分子晶体，晶胞是一种面心立方结构，在立方体的顶角各有一个CO2分子，6个面的中心各有一个CO2分子。
2.干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键
3.每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子
4.每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子有12个
晶胞内离顶角CO2分子最近的CO2分子有3个
顶角CO2分子被8个晶胞共用，每个晶胞只占1/8
3个CO2均在面心，只有一半在晶胞内
1.3
分子晶体的结构
干冰晶体中，CO2分子的配位数为12。
【分子密堆积】
1.3
分子晶体的结构
冰晶体中，水分子之间虽然也存在范德华力，但主要的作用力是氢键，尽管氢键比共价键弱得多，不属于化学键，却跟共价键一样具有方向性，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4个相邻水分子相互吸引。
1.3
分子晶体的结构
冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度自然会比液态水的小。而当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4℃时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度才会渐渐减小。
小结
分子晶体结构特征
分子密堆积
分子非密堆积
微粒间作用力
空间
特点
通常每个分子周围
有12个紧邻的分子
每个分子周围紧邻的分子数
小于12个，空间利用率不高
举例
C60、干冰、I2、O2
HF、NH3、冰
范德华力
范德华力和氢键
【思考与讨论】硫化氢分子和水分子结构相似，但是硫化氢晶体中，一个硫化氢分子周围有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？
硫化氢分子间只有范德华力，分子密堆积，而水分子间存在氢键，非密堆积。
课堂检测
2.甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是()
A．1个CH4晶胞中含有4个CH4分子
B．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子
C．晶体中1个CH4分子周围有8个紧邻的CH4分子
D．甲烷晶体熔化时需克服共价键
A
课堂检测
3.下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是()
A.NH3、HD、C10H18 B.PCl3、CO2