化学人教版选修3学案：3-2 分子晶体与原子晶体 Word版含解析16页

第二节 分子晶体与原子晶体
[学习目标] 1.通过生活中常见物质了解分子晶体和原子晶体的
晶体结构模型及其性质的一般特点。
2．通过实验理解分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。
3．结合前面所学知识，进一步了解分子间作用力与氢键对物质物
理性质的影响。
一、分子晶体
1．结构特点
(1)构成微粒及微粒间的作用力
(2)微粒堆积方式
①若分子间作用力只是范德华力，则分子晶体有分子密堆积特征，
即每个分子周围有 12 个紧邻的分子。
②分子间含有其他作用力，如氢键，由于氢键具有方向性，使分
子不能采取密堆积的方式，则每个分子周围紧邻的分子要少于 12 个。
如冰中每个水分子周围只有 4 个紧邻的水分子。
2．属于分子晶体的物质种类
(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)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等。
(3)部分非金属氧化物，如 CO2、P4O10、SO2等。
(4)几乎所有的酸，如 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等。
(5)绝大多数有机物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等。
3．分子晶体的性质
(1)一般而言，硬度较小。
(2)具有较低的熔沸点，易挥发。

(3)固体和熔融状态下都不导电；
(4)“相似相溶原理”；非极性溶质一般能溶于非极性溶剂；极性溶
质一般能溶于极性溶剂。
二、原子晶体
1．原子晶体的概念和结构特点
(1)概念：相邻原子间以共价键结合而形成空间网状结构的晶体，
叫做原子晶体。
(2)构成微粒：原子。
(3)微粒间作用：共价键。
(4)原子晶体结构特征：
①晶体中只存在共价键，原子间全部通过共价键相结合。晶体中
原子不遵循密堆积原则。
②整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个分子，是
一个“巨分子”，又称共价晶体。
2．原子晶体的物理性质和常见类型
(1)物理性质
①一般具有很高的熔点和沸点：原子晶体中原子半径越小，键长
越短，键能越大，晶体熔、沸点就越高。
②难溶于水。
③硬度大：共价键作用强。
(2)常见原子晶体
①某些非金属单质；如：晶体硼、晶体 Si 和晶体 Ge、金刚石等。
②某些非金属化合物；如：金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化
硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)等。
(3)金刚石晶体的结构
在金刚石晶体中，每个碳原子被相邻的 4 个碳原子包围，形成正
四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心，碳碳键的夹角为
109°28′，碳原子以 sp3杂化方式成键。

知识点一 原子晶体与分子晶体的结构与性质
1．分子晶体与原子晶体的比较
2.干冰和冰的晶体结构

(1)干冰分子晶体的结构模型：
干冰晶胞的结构如图 1 所示，从结构模型可以看出：干冰晶体是
一种立方面心结构——每 8 个 CO2分子构成立方体，在六个面的中心
又各占据 1 个 CO2分子。每个 CO2分子周围，离该分子最近且距离相
等的 CO2分子有 12 个(同层 4 个，上层 4 个，下层 4 个)。
(2)冰晶体的结构：
冰晶体的结构如图 2 所示。在冰的晶体中，每个水分子周围只有 4
个紧邻的水分子，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，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率
不高，留有相当大的空隙。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，
由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐渐减小。
3．金刚石和二氧化硅的晶体结构
(1)金刚石的晶体结构：
在金刚石晶体里，每个碳原子都被相邻的 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。这些正四面体结构向空间伸展，构成一个坚实的、彼此连
接的空间网状晶体(如下图 a)。每个晶胞(如下图 b)中含有 8 个碳原子，
金刚石晶体中所有 C—C 键键长相等(均为 154 pm)，键角相等(均为
109°28′)。每个 C 原子与另外 4 个 C 原子形成 4 个 C—C(σ)键，而对
每个键的贡献只有一半，故 C 原子个数与 C—C 键个数之比为 1

(4 ×
1
2)＝12。
金刚石熔点高，沸点高，硬度最大，不导电。
注意：a.金刚石晶体中最小碳环是由 6 个碳原子组成的六元环(6
个碳原子不在同一...