第三讲 晶体结构

 

? 分子晶体:

分子之间通过分子间作用力结合形成的晶体,熔沸点低,导热性、延展性不良,导电性差,硬度较小。如:干冰、固态氖。

? 晶体的基本类型与性质:

? 晶体结构模型:

? 晶体中的几个不一定: (1)由非金属元素构成的晶体不一定为分子品体。如NH4Cl。

(2)具有导电性的晶体不一定是金属晶体。如Si、石墨。

(3)离子晶体不一定只含离子键。如NaOH、 FeS2、Na2O2。

(4)由氢化物构成的晶体不一定是分子晶体。如NaH。

(5)金属与非金属元素构成的晶体不一定是离子晶体。如AlCl3为分子晶体。

(6)原子晶体不一定为绝缘体。如Si。

(7)溶于水能导电的晶体不一定是离子晶体。如HCl。

(8)离子晶体的熔点不一定低于原子晶体。如 MgO的熔点为2852℃,而SiO2的熔点为1710℃。

(9)金属晶体的熔点不一定低于原子晶体。如w 的熔点达34lO℃。

(10)金属晶体的熔点不一定高于分子晶体。如 Hg常温下呈液态,而硫、白磷常温下呈同态.

(11)金属晶体的硬度不一定小于原子晶体。如Cr 的硬度为9,仅次于金刚石。

(12)金属晶体的硬度不一定大于分子晶体。如 Na的硬度只有0.4,可用小刀切割。

(13)晶体巾有阳离子不一定有阴离子。如构成金 ? 金属晶体:

通过金属离子与自由电子间的较强作用(金属键)形成的单质晶体,熔沸点(除Hg外)高,导热性、延展性良好,易导电,硬度一般较大。

如:金属单质金属晶体原子堆积模型:

(1)简单立方堆积 (2)体心立方堆积 (3)六方最密堆积和面心立方最密堆积

? 晶体的基本类型与性质:

? 金属晶体的原子堆积模型:

? 离子晶体:

离子间通过离子间结合而形成的晶体,熔点较高、沸点高,导热性、延展性不良,固态不导电、熔融或溶于水导电,脆而硬,如:NaCl

? 晶体的基本类型与性质:

? 晶体类型的判断方法: 1.依据晶体的组成微粒与微粒间作用力来判断

离子晶体的组成微粒是阴、阳离子,微粒间作用力是离子键;原子晶体的组成微粒是原子,微粒间作用力是共价键;分子晶体的组成微粒是分子,微粒间作用力是分子间作刚力;金属晶体的组成微粒是金属阳离子和自南电子,微粒间作用力是金属键。

2.依据物质的分类判断

金属氧化物(如K2O、Na2O等)、强碱(如NaOH、 KOH等)和绝大多数的盐是离子晶体。大多数非金属单质(除金刚石、石墨、品体硅、晶体硼以外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2以外)、酸、绝大多数有机物 (除有机盐以外)都是分子晶体。常见的属于原子晶体的单质有金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗等,常见的属于啄子品体的化合物有碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2)等。金属单质与合金是金属晶体.

3.依据晶体的熔点判断

离子晶体熔点较高,常在几百至一千摄氏度。原子晶体熔点高,常在一千至几千摄氏度。分子晶体熔点低,常在几百摄氏度以下至很低的温度。金属晶体的熔点范围最广,钨的熔点比部分原子晶体还要高,汞的熔点比部分分子晶体还要低。

4.依据导电性判断离子晶体水溶液及熔化时能导电、原子晶体一般为非导体。分子晶体为非导体,但分子晶体中的电解质溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。金属晶体是电的良导体。

5.依据硬度和机械性能判断

离子晶体硬度大(或硬而脆);分子晶体硬度较小;原子晶体硬度大;金属晶体多数硬度大,但也有较小的,具有延展性。

? 原子晶体:

相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体,熔沸点高,导热性、延展性不良,导电性差,硬度大。如:金刚石、石英。

? 晶体的基本类型与性质:

? 晶体熔、沸点高低的比较规律:

(1)不同类型晶体的熔、沸点高低规律:一般,原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点有的很高,如钨、铂等;有的则很低,如汞、铯等。

(2)同种类型晶体,晶体内粒子间的作用力越大,熔、沸点越高。

①分子晶体:分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高,反之越低。

a.组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高。如沸点:O2>N2、HI>HBI>HCl(含氢键的除外)。

b.相对分子质量相等或相近的分子,极性分子的范德华力大,熔、沸点高。如沸点:CO>N2。 c.含有氢键的分子熔、沸点比较高。如沸点:H2O >H2Te>H2Se>H2S,HF>HCl,NH3>PH3。

d.在烷烃的同分异构体中,一般来说,支链越多,熔、沸点越低。如沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体熔、沸点大小一般按照“邻位>问位>对位”的顺序。

e.在高级脂肪酸形成的油脂中,油的熔、沸点比脂肪低,烃基部分的不饱和程度越大(碳碳双键越多),熔、沸点越低,如:

(C17H35COO)3C3H5>(C17H33COO)3C3H5

硬脂酸甘油酯 油酸甘油酯

②原子晶体:要比较共价键的强弱。一般来说,原子半径越小,键长越短,键能越大,共价键越牢固,晶体的熔、沸点越高.如熔点:金刚石(C—C)>金刚砂 (Si—C)>晶体硅(Si—Si)>锗(Ge—Ge)。

③离子晶体:要比较离子键的强弱。一般来说,阴、阳离子电荷数越多,离子半径越小,离子键越强,熔、沸点越高,如熔点:MgO>NaCl,KF>KCl>KBr> KI。离子晶体的晶格能越大,其熔、沸点越高。

④金属晶体:要比较金属键的强弱。金属晶体中金属原子的价电子数越多,原子半径越小,金属阳离子与自由电子间的静电作用越强,金属键越强,熔、沸点越高,反之越低,如熔点:Na<Mg<Al。

(3)元素周期表中ⅦA族卤素的单质(分子晶体) 的熔、

沸点随原子序数递增而升高;笫IA族碱金属元素的单质(金属晶体)的熔、沸点随原子序数的递增而降低。如熔、沸点:Li>Na>K>Rb>Cs。

注意:上述总结的是一般规律,不能绝对化。在具体比较晶体的熔、沸点高低时,应先弄清晶体的类型,然后根据不同类型晶体进行判断,但应注意具体问题具体分析。如MgO为离子晶体,[大]为离子半径小且离子电荷多,离子键较强,其熔点(2852℃)要高于部分原子晶体,如SiO2(1710℃)。

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