第一篇：選修三 分子晶體 原子晶體 學(xué)案

第二節(jié) 分子晶體與原子晶體

[學(xué)習(xí)目標(biāo)] ? 了解分子晶體和原子晶體的晶體結(jié)構(gòu)模型及其性質(zhì)的一般特點。

? 理解分子晶體和原子晶體的晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系 ? 了解分子間作用力對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響 ? 了解氫鍵及其物質(zhì)物理性質(zhì)的影響。[知識梳理] 1.分子間作用力

(1)分子間作用力__________；又稱范德華力。分子間作用力存在于________之間。

(2)影響因素：①分子的極性 ②組成和結(jié)構(gòu)相似的 2.分子晶體

(1)定義：________________________________(2)構(gòu)成微粒________________________________(3)粒子間的作用力：________________________________(4)分子晶體一般物質(zhì)類別________________________________(5)分子晶體的物理性質(zhì)________________________________________________ 3.原子晶體：相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。4.構(gòu)成粒子：______________。5.粒子間的作用______________，6.原子晶體的物理性質(zhì)

(1)熔、沸點__________，硬度___________(2)______________一般的溶劑。

(3)______________導(dǎo)電。原子晶體具備以上物理性質(zhì)的原因____________ 原子晶體的化學(xué)式是否可以代表其分子式______________ 原因____________________________。

7.常見的原子晶體有____________________________等。[方法導(dǎo)引] 1.判斷晶體類型的依據(jù)

(1)看構(gòu)成晶體的微粒種類及微粒間的相互作用。

[基礎(chǔ)訓(xùn)練] 1．下列晶體中屬于原子晶體的是()A.氖 B．食鹽 C．干冰 D．金剛石

2．下列晶體由原子直接構(gòu)成，且屬于分子晶體的是()A．固態(tài)氫 B．固態(tài)氖 C．磷 D．三氧化硫

3.下列晶體中不屬于原子晶體的是()A.干冰 B.金剛砂 C.金剛石 D.水晶

4.在金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，含有共價鍵形成的碳原子環(huán)，其中最小的環(huán)上，碳原子數(shù)是()A.2個 B.3個 C.4個 D.6個

5.共價鍵、離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)粒子間的不同作用方式，下列物質(zhì)中，只含有上述一種作用的是()A.干冰 B.氯化鈉 C.氫氧化鈉 D.碘

6.在解釋下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律與物質(zhì)結(jié)構(gòu)間的因果關(guān)系時，與鍵能無關(guān)的變化規(guī)律是()A.HF、HCI、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱 B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點依次減低 C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸點逐漸升高 D.H2S的熔沸點小于H2O的熔、沸點

7．在金剛石的晶體中，含有由共價鍵形成的碳原子環(huán)，其中最小的環(huán)上所需碳原子數(shù)及每個碳原子上任意兩個C--C鍵間的夾角是()A．6個120° B．5個108° C．4個109°28′ D．6個109°28′ 8．結(jié)合課本上干冰晶體圖分析每個CO2分子周圍距離相等且最近的CO2分子數(shù)目為()A．6 B．8 C．10 D．12 9．干冰和二氧化硅晶體同屬ⅣA元素的最高價氧化物，它們的熔沸點差別很大的原因是()A．二氧化硅分子量大于二氧化碳分子量 B．C、O鍵鍵能比Si、O鍵鍵能小 C．干冰為分子晶體，二氧化硅為原子晶體 D．干冰易升華，二氧化硅不能

10.最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新分子，它具有空心的類似足球的結(jié)構(gòu)，分子式為C60，下列說法正確的是()A.C60是一種新型的化合物 B.C60和石墨都是碳的同素異形體

C.C60中雖然沒有離子鍵，但固體為離子晶體 D.C60相對分子質(zhì)量為720 11.支持固態(tài)氨是分子晶體的事實是()A.氮原子不能形成陽離子 B.銨離子不能單獨存在 C.常溫下，氨是氣態(tài)物質(zhì) D.氨極易溶于水

12.石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)；每一個碳原于都跟其他3個碳原子相結(jié)合，如圖是其晶體結(jié)構(gòu)的俯視圖，則圖中7個六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是()A.10個 B.18個 C.24個 D.14個

13.將SiCl4與過量的液氨反應(yīng)可生成化合物Si(NH2)4。將該化合物在無氧條件下高溫灼燒，可得到氮化硅（Si3N4）固體，氧化硅是一種新型的耐高溫、耐磨材料，在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用。則氮化硅所屬的晶體類型是()A.原子晶體

B.分子晶體 C.離子晶體

D.金屬晶體 14.2003年美國《科學(xué)》雜志報道：在超高壓下，科學(xué)家用激光器將CO2加熱到1800K，成功制得了類似石英的CO2原子晶體。下列關(guān)于CO2晶體的敘述中不正確的是()A.晶體中C、O原子個數(shù)比為1∶2 B.該晶體的熔點、沸點高、硬度大 C.晶體中C—O—C鍵角為180°

D.晶體中C、O原子最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu)

15、氮化硅是一種新合成的結(jié)構(gòu)材料，它是一種超硬、耐磨、耐高溫的物質(zhì)。下列各組物質(zhì)熔化時，所克服的微粒間的作用力與氮化硅熔化所克服的微粒間的作用力都相同的是()A、硝石和金剛石 B、晶體硅和水晶 C、冰和干冰 D、萘和蒽

第二篇：選修三 第2節(jié) 分子晶體與原子晶體 學(xué)案 第1課時

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1．掌握分子間作用力和氫鍵對物質(zhì)的物理性質(zhì)的影響。2．掌握構(gòu)成分子晶體的微粒，分子晶體的物理特性。3．了解物質(zhì)的“相似相溶”原理。

二、學(xué)習(xí)過程

[新授內(nèi)容]分子晶體、相似相溶原理

一、知識要點（學(xué)生自學(xué)完成）1.分子間作用力

(1)分子間作用力_________________；又稱范德華力。分子間作用力存在于______________________之間。(2)影響因素： ①分子的極性 ②組成和結(jié)構(gòu)相似的： 2.分子晶體

(1)定義：________________________________

(2)構(gòu)成微粒________________________________(3)粒子間的作用力：________________________________(4)分子晶體一般物質(zhì)類別________________________________(5)分子晶體的物理性質(zhì)____________________________________

二、要點點撥

1.結(jié)構(gòu)對性質(zhì)的影響：構(gòu)成分子晶體的粒子是分子，分子間以分子間作用力而結(jié)合，而分子之間作用力是一種比較弱的作用。比化學(xué)鍵弱的多。因此造成分子晶體的硬度小，熔、沸點低(與離子晶體相比較)。分子晶體無論是液態(tài)時，還是固態(tài)時，存在的都是分子，不 1

存在可以導(dǎo)電的粒子(陰、陽離子或電子)，故分子晶體熔融或固態(tài)時都不導(dǎo)電，由此性質(zhì)，可判斷晶體為分子晶體。

2.氫鍵：對于HF、H20、NH3熔、沸點反常，原因在于三者都是極性分子(極性很強)分子間作用力很大，超出了一般的分子間作用力的范圍(實屬氫鍵)。是介于分子間作用力和化學(xué)鍵之間的一種特殊的分子間作用力，因此，它們的熔、沸點反常。

3.空間結(jié)構(gòu)：分子晶體中的分子構(gòu)成晶體時，一般也有自己的規(guī)律，并不象我們所想象的那樣任意排列。不同的物質(zhì)，分子之間的排列方式可能不相同，在中學(xué)，我們只了解干冰中C02分子的排列方式就可以了。由干冰晶體求一個晶胞中C02分子數(shù)目的方法同離子晶體。

4.影響分子間作用力的因素： ①分子的極性

②相對分子質(zhì)量的大小。這里所說的分子的極性，一般指極性特別強的，即第二周期的幾種活潑非金屬的氫化物：HF、H20、NH3。其他組成和結(jié)構(gòu)相似物質(zhì)分子間作用力的大小，則要看其相對分子質(zhì)量的大小。

相對分子質(zhì)量大的分子，其中一般存在原子序數(shù)比較大的元素，這些元素的原子體積一般比較大。由于每個分子的電子不斷運動和原子核的不斷振動，經(jīng)常發(fā)生電子云和原子核之間的瞬時相對偏移，從而使原子產(chǎn)生瞬時的極性，并且原子的體積越大，這種相對偏移也越大。因此使分子間產(chǎn)生作用。由于這種現(xiàn)象產(chǎn)生的分子間作用力一般比由于分子本身存在極性產(chǎn)生的作用要弱

三、習(xí)題講練（學(xué)生先練，教師再點撥）

1、共價鍵、離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)粒子間的不同作用方式，下列物質(zhì)中，只含有上述一種作用的是()A.干冰 B.氯化鈉 C.氫氧化鈉 D.碘

2、在解釋下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律與物質(zhì)結(jié)構(gòu)間的因果關(guān)系時，與鍵能無關(guān)的變化規(guī)律是()A.HF、HCI、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱 B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點依次減低 C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸點逐漸升高 D.H2S的熔沸點小于H2O的熔、沸點

3、在干冰晶體中每個CO2分子周圍緊鄰的 CO2分子有___________個 在晶體中截取一個最小的正方形；使正方形的四個頂點部落到CO2分子的中心，則在這個正方形的平面上有___________個C02分子。

四、總結(jié)

1．分子間通過分子作用力相結(jié)合的晶體叫分子晶體。構(gòu)成分子晶體的微粒是分子。分子晶體中，由于分子間作用力較弱，因此，分子晶體一般硬度較小，熔、沸點較低。

2．一般來說，對于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，分子間作用力隨著相對分子質(zhì)量增加而增大，物質(zhì)的熔點、沸點也升高。例如：F2

3．組成相似的分子，極性分子的熔、沸點大于非極性分子，如：SO2>CO2

（4）非金屬氫化物，部分非金屬單質(zhì)，部分非金屬氧化物，幾乎所有的酸，絕大多數(shù)有機物的晶體。

（5）熔點、沸點較高，硬度較小，不導(dǎo)電

三、1、B [解析]干冰是分子晶體，分于內(nèi)存在共價鍵，分子間存在范德華力。NaCl是離子晶體只存在離子鍵。NaOH是離子晶體，不僅存在離子鍵，還存在H—O間共價鍵。碘也是分子晶體，分子內(nèi)存在共價鍵，分子間存在分子間作用力。故只有B符合題意。

2、CD [解析]HF、HCl、HBr、HI熱穩(wěn)定性依次減弱是它們的共價鍵鍵能逐漸減小的原因，與鍵能有關(guān)。NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點依次

減低是它們的離子鍵能隨離子半徑增大逐漸減小的原因。F2、C12、Br2、I2為分子晶體。熔、沸點逐漸降低由分子間作用力決定。H2S與H2O的熔沸點高低由分子間作用力及分子的極性決定。故選C、D。

第三篇：《原子晶體說課稿》

說課稿

自我介紹、報出課題以及本課題是那個年級使用的哪個版本的教材，在教材中哪章、哪節(jié)、哪課時。整個說課將分為如下六個部分。

（一）教材（說教材）、學(xué)情（說學(xué)生）分析

（二）重點難點（說教材）教學(xué)目標(biāo)（說教材）

（三）教法（說教學(xué)手段）與學(xué)法（說學(xué)生）分析

（四）教學(xué)過程（四個方面）（說教學(xué)程序）

一）激發(fā)興趣

引入新課

二）實驗探究

感受新知

三）挑戰(zhàn)自我 小試牛刀

四）歸納總結(jié)

長話短說

（五）板書設(shè)計

（六）教學(xué)反思

各位專家評委早上好。我是08級化教（1）班xxx，我今天說課的課題是《原子晶體》，本課題是魯科版高中選修《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》中第三章第三節(jié)的內(nèi)容。

我將從以下幾方面進(jìn)行我的說課:

一、教材分析

本節(jié)知識是中學(xué)化學(xué)結(jié)構(gòu)理論的重要組成部分。本節(jié)在復(fù)習(xí)化學(xué)鍵等知識的基礎(chǔ)上引 入晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵間相互作用力等基本概念和基本理論，并運用化學(xué)鍵理論和晶體結(jié)構(gòu)理論分析晶體結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)的關(guān)系，本節(jié)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的重難點，也是歷年來高考的熱點。

二、教學(xué)目標(biāo)

我將其歸為以下三個小目標(biāo)：

1、知識與技能

使學(xué)生了解原子晶體的結(jié)構(gòu)模型及其性質(zhì)的一般特點，使學(xué)生

理解原子晶體的晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系。

2、過程與方法

使學(xué)生學(xué)會善于運用觀察、對比、分析、歸納總結(jié)相結(jié)合的方

法來進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3、情感態(tài)度與價值觀

培養(yǎng)學(xué)生對晶體的認(rèn)識興趣，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力和進(jìn)一步

認(rèn)識“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)”的客觀規(guī)律。

三、教學(xué)重難點

基于本節(jié)知識是高中化學(xué)知識的重要組成部分，以之前學(xué)過的原子空間構(gòu)型、化學(xué)鍵、雜化軌道等理論為基礎(chǔ)，引進(jìn)并分析了原子晶體的概念、晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系等重要理論 知識。因此，本節(jié)的重點將放在“原子晶體概念、晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系”上。本節(jié)難點為 “原子晶體的結(jié)構(gòu)模型”。院子的空間結(jié)構(gòu)是微觀抽象不可感知的。對于老師來說，如何引 導(dǎo)學(xué)生較易認(rèn)識原子空間結(jié)構(gòu)是個難點，對于學(xué)生來說，如何在老師的引導(dǎo)講解下掌握學(xué)習(xí)原子晶體空間構(gòu)型也是一個難點。

四、教法

本節(jié)知識與物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)性質(zhì)聯(lián)系緊密，為了讓學(xué)生易于接受新知識，易于培養(yǎng)學(xué)生 的空間想象力，我這節(jié)課將采用觀察、分析、對比、歸納總結(jié)相結(jié)合的一條線方法，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察金剛石結(jié)構(gòu)模型、剖析模型，再以金剛石與SiO2晶體相比較，歸納總結(jié)原子晶體的特征及規(guī)律，進(jìn)一步認(rèn)識“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)”的客觀規(guī)律。

五、學(xué)法

通過觀察模型，將宏觀可感知的實物與微觀不可感知的結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，讓學(xué)生的意識 里對原子晶體概念、結(jié)構(gòu)有個大概了解，然后在老師的引導(dǎo)下，同學(xué)們相互交流討論分析。以學(xué)生為主體，自己發(fā)現(xiàn)規(guī)律，在師生的共同作用下，歸納總結(jié)規(guī)律，學(xué)習(xí)新知。

六、教學(xué)過程

我將整節(jié)課分為以下幾個過程：（1）聯(lián)想質(zhì)疑

展示一組圖片，向?qū)W生講解圖中所展 示的物質(zhì)，引出以下兩個問題：①這些物質(zhì)有怎樣的結(jié)構(gòu)使得它們具有如此特性呢? ②它們有屬于怎樣的物質(zhì)類型呢? 并引出今天所要講的內(nèi)容為原子晶體。準(zhǔn)備用時5min。（2）引出原子晶體概念

讓學(xué)生仔細(xì)觀察金剛石模型，邊觀察邊思考問題，逐步引導(dǎo)學(xué)生分析其結(jié)構(gòu)，總結(jié)金剛石結(jié)構(gòu)特征，并引出原子晶體概念，指出常見的原子晶體。準(zhǔn)備用時10min。

（3）比較學(xué)習(xí)，總結(jié)特點

結(jié)合書上“SiO2的空間結(jié)構(gòu)示意圖”，讓學(xué)生自成小組討論思考老師所提問題，在老師的引導(dǎo)講解下，對比學(xué)習(xí)金剛石與SiO2的空間結(jié)構(gòu)，并師生一起完成“金剛石與SiO2異同點”比較表，以此類推出原子晶體的結(jié)構(gòu)特點。準(zhǔn)備用時15min。（4）引出原子晶體的特征及熔沸點變化規(guī)律

師生通過分析對比掛圖“原子晶體的鍵長熔點和硬度”數(shù)據(jù)表。在老師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)原子晶體特征及其熔沸點變化規(guī)律，老師并給與總結(jié)。準(zhǔn)備用時10min。（5）遷移應(yīng)用

在學(xué)完新知的基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用到生活實際中，做到善于學(xué)以致用。準(zhǔn)備用時2min。（6）回顧反饋，布置作業(yè)

老師帶領(lǐng)學(xué)生回顧當(dāng)堂所學(xué)重難點，有隨堂練習(xí)，可以及時反饋，及時鞏固。所留的作業(yè)是讓學(xué)生回去自己做“SiO2結(jié)構(gòu)模型”。在今天課堂上觀察了金剛石的結(jié)構(gòu)模型，可以對比去做SiO2的模型，在制作過程中可以回顧復(fù)習(xí)當(dāng)天所學(xué)內(nèi)容。準(zhǔn)備用時5min。

七、【教學(xué)媒體】

利用圖片、模型、掛圖來展開今天的講課。

八、【板書設(shè)計】

請看這就是我的板書設(shè)計。我將整個板書分為三大塊。第一塊上寫原子晶體的定義及常見的原子晶體；第二塊上寫原子晶體的結(jié)構(gòu)特征及熔沸點變化規(guī)律；最后一塊上方寫原子晶體的物理特點，下方用作副板。

九、【布置作業(yè)】

我所布置的作業(yè)是讓學(xué)生自己回去做一個“SiO2結(jié)構(gòu)模型”。在今天課堂上觀察了金剛石的結(jié)構(gòu)模型，可以對比去做SiO2的模型，在制作過程中可以回顧復(fù)習(xí)當(dāng)天所學(xué)內(nèi)容。

十、【教學(xué)評價】

本節(jié)知識是高中化學(xué)的重要組成部分，抽象的理論知識對學(xué)生來說有一定的難度。運用展示圖片、模型這種可觀可感的實物來聯(lián)系微觀存在的結(jié)構(gòu)，通過觀察、對比、分析、歸納總結(jié)相結(jié)合的方法，可以更一步便于學(xué)生學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力，由感知過渡到理論，而且設(shè)置了隨堂練習(xí)，可以及時反饋課堂教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生及時鞏固所學(xué)的新知識，可以很好的做到學(xué)以致用。老師逐步引導(dǎo)學(xué)生分析、比較、總結(jié)歸納，做到了“以老師引導(dǎo)未輔，以學(xué)生為主體”的相互統(tǒng)一，更加切合了新課改的教學(xué)理念。

這就是我說課的內(nèi)容，請各位專家給與寶貴意見，謝謝。

第四篇：【鼎尖教案】高中化學(xué)(大綱版)第三冊 第一單元 晶體的類型與性質(zhì) 第一節(jié)離子晶體、分子晶體和原子晶體(

第二課時

［引言］上一課我們學(xué)習(xí)了離子晶體。離子晶體由陰、陽離子通過離子鍵在空間規(guī)則排列而成。由于離子間存在著較強的離子鍵，使離子晶體表現(xiàn)出硬度較大，熔、沸點較高等性質(zhì)特點，如NaCl和CsCl晶體，與之相比，請看下列晶體。

［多媒體展示］碘晶體、萘的晶體、二氧化碳的晶體、雪花晶體、冰晶。

［講述］屏幕顯示的碘的晶體，萘的晶體、二氧化碳的晶體均有易升華的特點，而雪花晶體、冰晶較易熔化，進(jìn)而汽化。由此可知，這些晶體并無離子晶體較高的熔、沸點。它們是本節(jié)將要學(xué)習(xí)的另一類晶體。

［板書］

二、分子晶體 ［引導(dǎo)］請同學(xué)們參照離子晶體的分析方法，首先思考構(gòu)成分子晶體的粒子及粒子間的作用力是什么？

［學(xué)生活動］ ［板書］

1.概念：分子間以分子間作用力相結(jié)合而形成的晶體叫分子晶體。

［講述］任何分子之間都存在分子間作用力。稀有氣體，不少非金屬單質(zhì)（如H2、N2、O2、Cl2、I2等）和化合物（如H2O、HX、NH3、CH4、CO2等及大量有機分子）在常溫下是氣體、易揮發(fā)的液體或易熔化易升化的固體，處于氣體和液體的分子在降溫凝聚時可通過分子間作用力而聚集在一起，形成分子晶體。分子晶體的特點是分子依靠分子間作用力整齊地排列在晶體中。

［模型展示］干冰及其晶體結(jié)構(gòu)模型。

［講解］此為干冰晶體的一個晶胞，由此晶胞向空間規(guī)則、重復(fù)地排列即可形成二氧化碳的晶體，同學(xué)們仔細(xì)觀察干冰晶胞的結(jié)構(gòu)，分析分子的排列和取向。

［學(xué)生活動］觀察、分析 ［小結(jié)］干冰晶胞呈立方面心結(jié)構(gòu)，其中八個頂角上排列著取向相同的8個二氧化碳分子，三組平行面的面心上各有一個二氧化碳分子，而且每組相對的分子排列取向也相同。由此可知，晶體中分子排列有一定的取向。那么，與離子晶體相比，則有，離子晶體中離子有陰陽之分，而分子晶體中分子有取向之分。其實分子晶體比離子晶體更為復(fù)雜些。

［思考］

1.屬于一個干冰晶胞中的二氧化碳分子有幾個？（8×

11+6×=4個）822.在干冰晶體中，設(shè)立方體晶胞的棱長為a，則每個二氧化碳分子周圍距離相等且最近的二氧化碳分子有幾個？其距離為多少？

［解析］在熟悉干冰晶胞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，想象晶體的結(jié)構(gòu)，假若選定立方體頂點上的一個CO2分子，則與其等距離最近的CO2分子應(yīng)在面心上，這樣的分子共有12個（同層4個，上層4個，下層4個），且距離為

2a。2［板書］2.干冰晶體的結(jié)構(gòu)： ［投影］

立方面心結(jié)構(gòu)——每8個CO2分子構(gòu)成立方體且再在6個面心各占據(jù)1個，在每個CO2周圍等距離（2a/2，a為立方體棱長）最近的CO2有12個（同層4個，上層4個，下層4個）。

［過渡］以上我們以干冰晶體為例，認(rèn)識到分子晶體是分子間通過分子間作用力結(jié)合而成的一類晶體，那么分子間作用力的存在對其物理性質(zhì)有何影響呢？

［板書］3.性質(zhì)特點：

［三維動畫］CO2由氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)

［講述］氣態(tài)物質(zhì)分子能縮短彼此間的距離，并由無規(guī)則運動轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸?guī)則排列，這說明物質(zhì)的分子間存在著作用力——分子間作用力。

從常見由分子構(gòu)成的物質(zhì)的狀態(tài)（如氣體O2、H2、N2、Cl2、HCl、NH3、CH4、CO2、SO2等，液體H2O、C2H5OH，液溴、H2SO4等）可知分子晶體的熔、沸點較低，也就是說克服分子間引力使物質(zhì)熔化和汽化所需能量較低，說明分子間作用力較弱，與化學(xué)鍵相比其差別是：

［板書］①分子間作用力與化學(xué)鍵 ［投影小結(jié)］

－①化學(xué)鍵存在于分子或物質(zhì)內(nèi)部相鄰原子之間，鍵能約為100～600 kJ·mol1。

－②分子間作用力存在于分子之間，其大小一般在2～20 kJ·mol1之間。③分子間作用力很弱，不屬于化學(xué)鍵。

［引述］正是由于分子間作用力很弱，所以分子晶體具以下性質(zhì)特點： ［板書］較低的熔、沸點，較小的硬度。如：

［投影］

熔點

沸點

N2 －209.86℃

－195.8℃

CO －199℃

－191.5℃ ［討論］有同學(xué)說，在一般分子晶體中存在共價鍵，使其熔化或汽化時就需較多的能量，因此熔、沸點也應(yīng)較高，此說法有無道理？

［分析］分子晶體是由分子構(gòu)成的，除稀有氣體的晶體外，分子內(nèi)部存在較強的共價鍵，而分子之間則通過較弱的分子間作用力聚集在一起。前者影響分子晶體的化學(xué)性質(zhì)，而熔、沸點高低則取決于分子間作用力，即分子間作用力與物質(zhì)的物理性質(zhì)有密切關(guān)系。所以，該同學(xué)的說法沒有道理。

［思考］1.食鹽和蔗糖熔化所克服的粒子間的相互作用是否相同？ 2.碘和干冰的升華所克服的粒子間的相互作用是否相同？

［解析］食鹽熔化克服的是離子鍵、蔗糖熔化克服的是分子間作用力，兩者不同。碘和干冰都是分子晶體，升華時克服的都是分子間作用力。此類題目需要考慮晶體類型和粒子間的作用力。

［投影］鹵素單質(zhì)的熔沸點

??I2，熔、沸點發(fā)生規(guī)律性變化的原因。請分析表中數(shù)據(jù)，推測使鹵素單質(zhì)從F2???I2逐漸升高。另外，聯(lián)系［引導(dǎo)］從表中數(shù)據(jù)不難看出鹵素單質(zhì)的熔、沸點從F2?鹵素單質(zhì)常溫下的狀態(tài)（F2、Cl2呈氣態(tài)，Br2為液體，I2為固體，也可得出與實驗數(shù)據(jù)相同

??I2逐漸升高的原因是何呢？這得從晶體類的結(jié)論。那么，導(dǎo)致鹵素單質(zhì)熔、沸點從F2?型分析起。

［投影］

問題1：鹵素單質(zhì)屬何晶體類型？ ［答曰］分子晶體

問題2：鹵素單質(zhì)分子的組成和結(jié)構(gòu)有何特點？ ［答曰］鹵素單質(zhì)分子均是由鹵原子通過共價單鍵結(jié)合成的雙原子非極性分子。其結(jié)構(gòu)式可用通式“X—X”表示。因此鹵素單質(zhì)分子具有組成和結(jié)構(gòu)相似的特點。．．．．．．．問題3：影響鹵素單質(zhì)熔、沸點高低的作用力是何？

［答曰］分子間作用力。

問題4：鹵素單質(zhì)熔沸點從F2???I2逐漸升高，可知從F2???I2分子間作用力逐漸增強，那么在此影響分子間作用力的主要因素又是何呢？

［答曰］分子體積大小或分子質(zhì)量大小或相對分子質(zhì)量大小。

［說明］以上三種答案都對，但便于我們分析判斷的當(dāng)屬相對分子質(zhì)量。［板書］②分子間作用力與物質(zhì)的熔、沸點： 一般來說，對于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強，．．．．．．．．．．其熔、沸點升高。

［思考］按CF4、CCl4、CBr4、CI4順序，四鹵化碳的熔、沸點如何遞變？

［分析］四鹵化碳屬組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，因此按CF4、CCl4、CBr4、CI4順序，隨相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強，熔、沸點升高。

［投影］

鹵素單質(zhì)的熔、沸點與相對分子質(zhì)量的關(guān)系

四鹵化碳的熔、沸點與相對分子質(zhì)量的關(guān)

系

［過渡］從以上分析可知，對于由分子構(gòu)成的物質(zhì)，分子間作用力大小是直接影響其熔、沸點高低的因素，而分子間作用力的大小除取決于相對分子質(zhì)量外，還與分子的極性、氫鍵等因素有關(guān)。

［投影］

一些氫化物的沸點

［設(shè)疑］從上圖可看出，ⅤA、ⅥA、ⅦA元素氫化物的沸點與ⅣA相比出現(xiàn)了反常，為什么HF、H2O和NH3的沸點會反常呢？

［轉(zhuǎn)引］HF、H2O和NH3的沸點反常，是因為它們的分子間存在著一種比分子間作用力稍強的相互作用，它叫氫鍵。

［板書］③氫鍵

［閱讀］弄清以下幾個問題： 1.氫鍵如何形成？ 2.氫鍵形成的條件？ 3.氫鍵的表示方法？

4.氫鍵對物質(zhì)熔、沸點的影響？

［講述］氫鍵如何形成呢？現(xiàn)以HF為例說明。在HF分子中，由于F原子半徑小，吸引電子能力強，導(dǎo)致H—F鍵極性很強，其間共用電子對強烈偏向F原子，使H原子幾乎成為“裸露”的質(zhì)子。這個半徑很小，帶部分正電荷的H核，可使另一分子中帶部分負(fù)電荷的F原子幾乎無阻礙地充分接近它，產(chǎn)生靜電吸引作用而形成氫鍵。氫鍵比化學(xué)鍵弱得多，但比分子間作用力稍強。為區(qū)別與化學(xué)鍵，氫鍵常用“?”來表示，如F—H?F，同學(xué)們觀察課本P4圖1—7，圖1—8，可發(fā)現(xiàn)形成氫鍵的三原子處于一條直線上，這就是說形成氫鍵具有方向的選擇性。而且H原子周圍只連兩個其他原子（一個為共價鍵，另一為氫鍵）。一個氫原子不可能同時形成兩個氫鍵，即說，氫鍵具有飽和性。

那么分子形成氫鍵必須具備怎樣的條件呢？ ［投影小結(jié)］ 1.氫鍵形成的條件

①分子中必須有H原子與它原子形成的強極性鍵。如H—F。

②分子中必須有吸引電子能力很強、原子半徑很小的非金屬原子。如F、O、N等。2.氫鍵的表示方法：用“X—H?Y”表示，三原子要在一條直線上，其中X、Y可同可不同，如：F—H?F、O—H?O、N—H?O等。

3.氫鍵的特點：

①比化學(xué)鍵弱得多，比分子間作用力稍強。②具有方向性和飽和性。

4.氫鍵的本質(zhì)：一般認(rèn)為是一種靜電吸引作用。

［講述］由于分子間氫鍵的形成，使分子間產(chǎn)生了較強的結(jié)合力，因而使化合物的熔、沸點顯著升高。這是由于要使固體熔化或液體汽化，必須給予額外的能量去破壞分子間的氫鍵。

從投影圖“一些氫化物的沸點”可看出，在分子間沒有氫鍵形成的情況下（如IVA元素的氫化物），化合物的沸點隨相對分子質(zhì)量的增加而升高，這是由于隨分子量的增大，分子間作用力依次增強。但在分子間有較強的氫鍵時（如HF、H2O、NH3），化合物的沸點與同族同類化合物相比則顯著升高。

［投影小結(jié)］5.分子間氫鍵的形成使物質(zhì)的熔、沸點升高。

［轉(zhuǎn)引］從投影圖可看出H2O的沸點按沸點曲線下降趨勢應(yīng)該在－70℃以下，而分子間氫鍵的形成使它的沸點實際為100℃，試設(shè)想如果水分子之間沒有氫鍵存在，地球上將會是什么面貌？

［討論］P5同學(xué)們可暢所欲言。

［概述］從投影圖氧族元素氫化物的沸點變化規(guī)律來看，如果水分子間沒有氫鍵，水的沸點將在－70℃以下。

地球上生存著的各種動植物是依存于當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境和氣候條件的，而水的變化能直接影響自然環(huán)境和氣候。如果水的沸點降為－80℃左右，占據(jù)地球表面70%以上的浩瀚的海洋，川流不息的江河和湖泊及其他地表上的水，幾乎全要變成水蒸氣。就是終年冰雪覆蓋的極地，也只有極少量液態(tài)的水存在（極地個別地方溫度可能在－70℃以下）。于是地表會干涸龜裂，動植物要滅絕，地球?qū)ド鷻C，成為不毛之地??

［轉(zhuǎn)述］水分子間氫鍵的存在，使水表現(xiàn)出很多不同尋常的物理性質(zhì)。如水的沸點比同族其他化合物顯著高，水的比熱特別大，水結(jié)冰時體積膨脹，密度減小等。單說水結(jié)冰，水結(jié)冰時，水分子大范圍地以氫鍵結(jié)合，形成相當(dāng)疏松有很多空隙的結(jié)構(gòu)（水分子締合），從而使冰的密度小于水，冰能浮于水面上。正是由于氫鍵造成的這一重要自然現(xiàn)象，才使得寒冷冬季江湖中一切生物免遭凍死的災(zāi)難。

［過渡］以上我們從分子間作用力和氫鍵角度主要討論了物質(zhì)的熔、沸點。那么，分子晶體的導(dǎo)電性，溶解性如何？

［設(shè)疑］分子晶體在固態(tài)和熔融態(tài)時能否導(dǎo)電？

［回答］固態(tài)和熔融態(tài)時只有中性分子，故不導(dǎo)電。

［說明］有些分子晶體溶于水時可發(fā)生電離而導(dǎo)電，如冰醋酸、硫酸等。［轉(zhuǎn)引］至于分子晶體的溶解性，由于分子不同，情況各異。

［演示］實驗1—1，蔗糖、磷酸、碘和萘晶體分別在水、四氯化碳中的溶解現(xiàn)象。［結(jié)論］蔗糖和磷酸易溶于水，不易溶于四氯化碳，而碘和萘卻易溶于甲氯化碳，不易溶于水。

［學(xué)生活動］從分子極性角度進(jìn)行分析。［投影小結(jié)］ “相似相溶”規(guī)則：非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑；極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。［思考］常用的硫粉是一種硫的小晶體，熔點112.8℃，易溶于CS2、CCl4等溶劑，試推測它可能屬于哪一類晶體？

［分析］硫的晶體熔點較低，且易溶于CS2、CCl4非極性分子形成的溶劑，可推斷它是由非極性分子形成的分子晶體。

［思考］單質(zhì)氯的熔點和沸點都很低，而氯化鈉的熔、沸點都很高，為什么？

［分析］單質(zhì)氯形成分子晶體，分子間存在較弱的分子間作用力，故熔、沸點都較低，而NaCl晶體屬離子晶體，離子間有較強離子鍵，故熔沸點都較高。

［總結(jié)］本節(jié)主要學(xué)習(xí)了分子晶體的結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)的關(guān)系，希望同學(xué)們課后將分子晶體

和離子晶體進(jìn)行對比。

［布置作業(yè)］課本P8

一、1.2

二、1.3.4.5 ●板書設(shè)計

二、分子晶體

1.概念：分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體。2.干冰晶體的結(jié)構(gòu)： 3.性質(zhì)特點：

較低的熔、沸點，較小的硬度，不導(dǎo)電。①分子間作用力與化學(xué)鍵

②分子間作用力與物質(zhì)的熔、沸點。

一般來說，對于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強，熔、沸點升高。

③氫鍵

●綜合能力訓(xùn)練題

1.下列變化過程中，共價鍵被破壞的是 A.碘晶體升華

B.溴蒸氣被木炭吸附 C.酒精溶于水

D.HCl氣體溶于水

［解析］A中碘升華是I2由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，只破壞了分子間的作用力。B是一個物理過程，物質(zhì)本身沒發(fā)生變化，C中酒精分子擴散到水分子中，分子間作用力發(fā)生了變化。D中

＋－HCl氣體溶于水，HCl分子變成了水合氫離子（H3O）和Cl，共價鍵被破壞。

［答案］D 2.參考下表熔點，回答下列問題：

（1）鈉的鹵化物熔點比相應(yīng)硅的鹵化物熔點高得多，這與

有關(guān)，因為

，故前者熔點遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者。

（2）硅的鹵化物及硅、鍺、錫、鉛的氯化物熔點與

有關(guān)，隨

增大，增大，故熔點依次升高。

（3）鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物熔點與

有關(guān)，隨著

增大，減小，故熔點降低。

［解析］晶體熔點高低首先是與晶體類型有關(guān)。一般，原子晶體熔點高于離子晶體熔點；離子晶體熔點高于分子晶體熔點。其次，同類型的晶體熔點與決定作用力的粒子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。同類型原子晶體熔點與組成晶體的原子半徑有關(guān)。同類型離子晶體熔點與組成晶體的離子半徑和離子電荷數(shù)等因素有關(guān)。同類型分子晶體的熔點與相對分子質(zhì)量大小等有關(guān)。

（1）小題中鈉的鹵化物是離子晶體，硅的鹵化物形成分子晶體，所以前者熔點比后者高很多，這與晶體類型有關(guān)，因離子鍵鍵能比分子間作用力大得多。

（2）小題中硅的鹵化物及硅、鍺、錫、鉛的氯化物形成分子晶體，且組成和結(jié)構(gòu)相似，因此，隨相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強，熔點升高。

（3）小題中鈉的氯化物及堿金屬的氯化物屬離子晶體，熔點高低與離子半徑有關(guān)，隨離子半徑的增大，離子鍵減弱，熔點降低。

［答案］（1）晶體類型，離子鍵鍵能比分子間作用力大得多。（2）相對分子質(zhì)量，相對分子質(zhì)量，分子間作用力。（3）離子半徑，離子半徑，離子鍵能。

［點撥］此類題目應(yīng)明確晶體結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系，把握粒子半徑規(guī)律及以上12條規(guī)律即可解決問題。

3.第28屆國際地質(zhì)大會提供的資料顯示，海底有大量的天然氣水合物，可滿足人類1000年的能源需求。天然氣水合物是一種晶體，晶體中平均每46個水分子構(gòu)建成8個籠，每個籠可容納1個CH4或1個游離水分子。據(jù)以上信息完成下列兩題。

（1）下列關(guān)于天然氣水合物中兩種分子極性的描述正確的是 A.兩種都是極性分子 B.兩種都是非極性分子 C.CH4是極性分子

D.水是極性分子，CH4是非極性分子 ［答案］D（2）若晶體中每8個籠只有6個容納了CH4分子，另外2個籠被游離水分子填充，則天然氣水合物的平均組成可表示為

A.CH4·14H2O

B.CH4·8H2O C.CH4·72H2O 3

D.CH4·6H2O ［解析］n（CH4）∶n（H2O）=6∶（46+2）=1∶8 ［答案］B

第五篇：【鼎尖教案】高中化學(xué)(大綱版)第三冊 第一單元 晶體的類型與性質(zhì) 第一節(jié)離子晶體、分子晶體和原子晶體(

●備課資料

一、晶體的基本性質(zhì)

晶體的基本性質(zhì)是由晶體的周期性結(jié)構(gòu)決定的。

1.自范性：指晶體在適當(dāng)條件下可以自發(fā)地形成幾何多面體的性質(zhì)。2.均一性：指晶體的化學(xué)組成、密度等性質(zhì)在晶體中各部分都是相同的。

3.各向異性：同一格子構(gòu)造中，在不同方向上質(zhì)點排列一般是不一樣的，因此，晶體的性質(zhì)也隨方向的不同而有所差異。

4.對稱性：晶體的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特有的對稱性。在外形上，常有相等的晶面、晶棱和角頂重復(fù)出現(xiàn)。

這種相同的性質(zhì)在不同的方向或位置上作有規(guī)律地重復(fù)，就是對稱性。晶體的格子構(gòu)造本身就是質(zhì)點重復(fù)規(guī)律的體現(xiàn)。

5.最小內(nèi)能：在相同的熱力學(xué)條件下晶體與同種物質(zhì)的非晶質(zhì)體、液體、氣體相比較，其內(nèi)能最小。

6.穩(wěn)定性：晶體由于有最小內(nèi)能，因而結(jié)晶狀態(tài)是一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。7.有確定的熔點：給晶體加熱，當(dāng)溫度升高到某一溫度便立即熔化。8.能使X射線產(chǎn)生衍射：當(dāng)入射光的波長與光柵隙縫大小相當(dāng)時，能產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象。X射線的波長與晶體結(jié)構(gòu)的周期大小相近，所以晶體是個理想的光柵，它能使X射線產(chǎn)生衍射。利用這種性質(zhì)人們建立了測定晶體結(jié)構(gòu)的重要實驗方法。非晶態(tài)物質(zhì)沒有周期性結(jié)構(gòu)，不能使X射線產(chǎn)生衍射，只有散射效應(yīng)。

二、夢幻般的晶體世界 1.什么是晶體

什么是晶體？晶體就是晶瑩閃亮的物體嗎？如果說下列物質(zhì)中，只有一種是晶體，那么在“玻璃、珍珠和冰雪”中，你選擇哪一個？如果答案是“冰雪”，你會奇怪嗎？說到晶體，還得從結(jié)晶談起。大家知道，所有物質(zhì)都是由原子或分子構(gòu)成的。眾所周知，物質(zhì)有三種聚集狀態(tài)：氣體、液體和固體。但是，你知道根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，固體又可分為幾類嗎？研究表明，固體可分為晶體、非晶體和準(zhǔn)晶體三大類。晶體通常呈現(xiàn)規(guī)則的幾何形狀，就像有人特意加工出來一樣。其內(nèi)部原子的排列十分規(guī)整嚴(yán)格，比士兵的方陣還要整齊得多。如果把晶體中任意一個原子沿某一方向平移一定距離，必能找到一個同樣的原子。而玻璃、珍珠、瀝青、塑料等非晶體，內(nèi)部原子的排列是雜亂無章的。準(zhǔn)晶體是最近發(fā)現(xiàn)的一類新物質(zhì)，其內(nèi)部排列既不同于晶體，也不同于非晶體。究竟什么樣的物質(zhì)才能算作晶體呢？首先，除液晶外，晶體一般是固體形態(tài)。其次，組成物質(zhì)的原子、分子或離子具有規(guī)律、周期性的排列，這樣的物質(zhì)就是晶體。但僅從外觀上，用肉眼很難區(qū)分晶體、非晶體與準(zhǔn)晶體。那么，如何才能快速鑒定出它們呢？一種最常用的技術(shù)是X光技術(shù)。用X光對固體進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，你很快就會發(fā)現(xiàn)，晶體和非晶體、準(zhǔn)晶體是截然不同的三類固體。為了描述晶體的結(jié)構(gòu)，我們把構(gòu)成晶體的粒子當(dāng)成一個點，再用假想的線段將這些代表粒子的各點連接起來，就繪成了像圖中所示的格架式空間結(jié)構(gòu)：

圖1—7

這種用來描述粒子在晶體中排列的幾何空間格架，稱為晶格。由于晶體中粒子的排列是有規(guī)律的，可以從晶格中拿出一個完全能夠表達(dá)晶格結(jié)構(gòu)的最小單元，這個最小單元稱作晶胞。許多取向相同的晶胞組成晶粒，由取向不同的晶粒組成的物體，叫做多晶體，而單晶體內(nèi)所有的晶胞取向完全一致，常見的單晶如單晶硅、單晶石英。大家最常見的一般是多晶體。

由于物質(zhì)內(nèi)部粒子排列的明顯差異，導(dǎo)致了晶體與非晶體物理化學(xué)性質(zhì)的巨大差異。例如，晶體有固定的熔點，當(dāng)溫度高到某一溫度便立即熔化，而玻璃及其他非晶體則無固定的熔點，從軟化到熔化是一個較大的溫度范圍。我們吃的鹽是氯化鈉的結(jié)晶，味精是谷氨酸鈉的結(jié)晶，冬天窗戶玻璃上的冰花和天上飄下的雪花，是水的結(jié)晶。我們可以這樣說：“熠熠閃光的不一定是晶體，樸實無華、不能閃光的未必就不是晶體”。不是嗎？每家廚房中常見的砂糖、堿是晶體，每個人身上的牙齒、骨骼是晶體，工業(yè)中的礦物巖石是晶體，日常見到的各種金屬及合金制品也屬晶體，就連地上的泥土砂石都是晶體。我們身邊的固體物質(zhì)中，除了常被我們誤以為是晶體的玻璃、松香、琥珀、珍珠等之外，幾乎都是晶體。晶體離我們并不遙遠(yuǎn)，它就在我們的日常生活中。

2.晶體的誕生 站在光彩奪目、色彩艷麗的寶石晶體面前很少有人能夠漠視這種純潔、自然和美的魅力，人們常常禁不住俯下身來，從內(nèi)心中發(fā)出驚嘆：“世上居然有這么神奇的東西，它怎么長出來的呢？”

這個問題現(xiàn)在的人們已經(jīng)能夠精確地作出回答。有時，自然界中晶體的形成就同鹽的結(jié)晶過程一樣，從溶液中誕生。如，巖石的裂縫處充滿了溶解的液態(tài)物質(zhì)，結(jié)晶體逐漸沉積在巖石表面。當(dāng)巖石表面飽和的溶液蒸發(fā)之后，晶體也就隨之形成了。有時，許多晶體是在令人難以置信的壓力和溫度下形成的。如，在巖漿中熔化、流動，爾后隨火山噴發(fā)的礦石冷卻后，晶體就誕生了。大自然用地球內(nèi)部的超高溫火爐來冶煉晶體，這不由得讓人想起神話中孫悟空在太上老君丹爐的三味真火中煉成火眼金睛。但是，自然界蘊藏的晶體不論在質(zhì)量、數(shù)量和品種方面都滿足不了人們的需要，因此，科學(xué)家就師法自然，模擬自然界的成礦條件來培育晶體，這就是人工晶體。

你知道最開始研制人工晶體是在什么時候嗎？楊德忠院士告訴我們說：“這個早啦。比如說在中國古代，就有煉丹的這些術(shù)士，他們實際上就是在弄人工晶體。還有最簡單的，從海水里提煉食鹽，把海水拿到池子里去，讓它曬干，它里面就可以形成很小的氯化鈉晶體，那就是人工晶體。”煉丹術(shù)士為尋找長生不老之藥，把一些化學(xué)物質(zhì)配方后，拿到高溫火爐中去燒，沒想到它的丹丸雖無回天之力，卻開創(chuàng)了化學(xué)科學(xué)的源頭。同時，創(chuàng)造出了原始的人工晶體。煉丹術(shù)士煉出的這些晶體大多是硫化物，因為硫化物在高溫下很容易結(jié)晶。人造紅寶石可以說是人工晶體大家族中的開山鼻祖。它最早是由法國科學(xué)家維爾納葉于1890年采用焰熔法制成的。人工晶體距今已有一百多年的歷史，這期間人們發(fā)明和設(shè)計出了包括提拉法、下降法、水溶液法以及冷坩堝法在內(nèi)的四十多種生長方法。晶體的生成有的可以在幾天內(nèi)完成，比如盤子中鹽水的結(jié)晶，而有的晶體需要幾百萬年的時間才能生成，比如在巖漿內(nèi)形成的礦物晶體。有時同樣的元素可形成多種晶體，比如最軟的石墨和最硬的鉆石就具有相同的化學(xué)成分——純碳。

尋找十全十美的晶體一直是科學(xué)家難以實現(xiàn)的理想。因為無論是在大自然中誕生還是在實驗室里合成，晶體都會由于不可逃脫的地球引力難以完美成形。于是科學(xué)家們希望換一種環(huán)境去生長晶體，建立永久空間站實現(xiàn)了這一切。在高空微重力環(huán)境中，即使比重不同的物質(zhì)也可以均勻混合、和平共處，因此長出的晶體晶格缺陷少，組分均勻，結(jié)構(gòu)完整，性能優(yōu)良。目前，各國科學(xué)家的造物本領(lǐng)已巧奪天工，不僅能用人工方法合成出自然界已有的晶體，如水晶、金剛石、人工合成胰島素等，也能用人工方法合成出自然界沒有的晶體，無機晶體如最常見的半導(dǎo)體單晶硅，有機晶體如青霉素等。

五光十色、豐富多彩的人工晶體已悄悄地進(jìn)入了我們的生活，并在各個高新技術(shù)領(lǐng)域大顯神通。

3.神奇的人工晶體

當(dāng)我們使用電腦上網(wǎng)時，當(dāng)我們烹飪美味佳肴時，當(dāng)我們用手機通話時，當(dāng)新郎給新娘戴上鉆戒時，你可曾想到，發(fā)生在身邊的這些大事小事都與人工晶體有關(guān)。它們已成為當(dāng)代日常生活和高科技領(lǐng)域不可缺少的材料。比如，純凈的人工石英晶體即人工水晶，就具有優(yōu)良的壓電性能，它既能把機械能轉(zhuǎn)變成電能；也能把電能轉(zhuǎn)化成機械能，甚至發(fā)出唱歌似的聲音。遙控器、電子表、手機、聲納等都是利用壓電晶體或其他壓電材料來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的。壓電晶體主要用來制作濾波器、諧振器、光偏轉(zhuǎn)器等，被廣泛應(yīng)用在鐘表及無線電工業(yè)上。

我們知道，X光的穿透本領(lǐng)很強，無論人體組織還是幾厘米厚的鋼板，它都能暢通無阻，因此可用來進(jìn)行醫(yī)療診斷、工業(yè)探傷和物質(zhì)分析。但X光人眼是看不見的，而通過一種晶體就能看得見。在X光或其他高能射線的照射下，這種晶體能夠激發(fā)出熒光，射線越強，熒光越強。這種晶體就是閃爍晶體。光電探測器記錄下這些光子數(shù)，就可以計算出入射粒子的能量，科學(xué)家利用這一原理進(jìn)行高能物理實驗和宇宙射線的探測。人們用閃爍晶體做成的探測器或熒光屏比喻為看得見X光和高能射線的眼睛。我們對激光并不陌生，利用激光晶體設(shè)計的激光器，激勵后能夠產(chǎn)生各種激光，如果再加上變頻晶體，就能使激光的頻率增加一倍或數(shù)倍，甚至可以把不可見的紅外激光變?yōu)榭梢姽猓丫G色激光化為藍(lán)色光。現(xiàn)在，常用作激光工作物質(zhì)的晶體有紅寶石晶體、石榴石晶體、摻鈦藍(lán)寶石晶體等。激光具有極強的方向性和單色性，能量高度集中，并能產(chǎn)生極高的亮度和極遠(yuǎn)的射程。紅寶石激光器發(fā)出的激光，亮度比太陽光要高出幾億倍，照到月亮上也僅是一個變化不大，清晰可辨的明亮光斑。工業(yè)生產(chǎn)用激光可以在堅硬的寶石上打出頭發(fā)針尖粗細(xì)的小孔；激光還可用于通信，幾根細(xì)如發(fā)絲的光纖代替了笨重昂貴的電纜，但卻可以傳遞更多的信息。

如果給各種信息技術(shù)材料記功授獎，首功當(dāng)屬半導(dǎo)體晶體。自動化技術(shù)的日新月異，電子計算機的更新?lián)Q代，廣播電視的普及與提高，通信事業(yè)的迅猛發(fā)展等都離不開半導(dǎo)體晶體。最常見的半導(dǎo)體晶體是硅和鍺，其電阻率介于金屬和絕緣體之間。自從1958年第一塊集成電路誕生以來，集成電路技術(shù)迅猛發(fā)展，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠在米粒大小的硅片上集成數(shù)十萬乃至數(shù)百萬個晶體管等電子元件，這就是我們的計算機從“386”迅速發(fā)展更新到“奔Ⅳ”的原因。

追溯人類最近百年的歷史，我們會發(fā)現(xiàn)，人工晶體為現(xiàn)代科技的發(fā)展立下了赫赫戰(zhàn)功。在兩次世界大戰(zhàn)的時候，石英晶體作為無線電通訊中的一個關(guān)鍵元件，開創(chuàng)了無線電通信時代。在上世紀(jì)五十年代，發(fā)現(xiàn)了硅單晶，直接導(dǎo)致了電視、手表、計算機、電話、無線電通訊的誕生，硅單晶的發(fā)現(xiàn)，表明了電子時代的來臨。上世紀(jì)六十年代，紅寶石晶體問世，產(chǎn)生了人工激光，為人類迎來了光電子時代。從某種意義上說，人工晶體不僅是劃分時代的標(biāo)志，它還是人類進(jìn)步與繁榮的階梯，隨著更為神奇的晶體的誕生，人類文明必將走向一個更加美好的高科技時代。

三、晶體缺陷

所謂理想晶體是指晶體中的原子、分子或離子等完全按照嚴(yán)格的周期性重復(fù)排列得到的晶體，晶體中所有的晶胞是等同的。而在實際晶體中或多或少總會存在空位、錯位、雜質(zhì)粒子等缺陷，這些因素促使實際晶體偏離理想的周期性重復(fù)排列，人們稱之為晶體缺陷。即使少量缺陷對晶體的性質(zhì)卻有很大的影響。如半導(dǎo)體材料單晶硅和單晶鍺，雜質(zhì)含量要求小于－109。因此人們千方百計設(shè)法克服晶體缺陷來滿足要求。這樣看來，晶體缺陷是件壞事，是需要克服消除的。其實不然，有的晶體材料需要克服晶體缺陷，更多的晶體材料需要人們有計劃、有目的地制造晶體缺陷。因為晶體缺陷能影響晶體的性質(zhì)，在晶體中有計劃地制造種種缺陷，就可使晶體的性質(zhì)產(chǎn)生各種各樣的變化，以此造就各種性能的晶體材料來滿足五彩

繽紛的物質(zhì)世界的需要。比如，ZnS晶體的晶體缺陷可以作為藍(lán)色熒光粉。藍(lán)色熒光粉的主要原料是硫化鋅（ZnS）晶體，它是白色的。如果往ZnS晶體中摻入大約0.0001%的氯化銀＋－＋－（AgCl）時，Ag和Cl分別占據(jù)ZnS晶體中對應(yīng)Zn2和S2的位置，造成晶體缺陷，破壞

＋－了ZnS晶體周期性結(jié)構(gòu)，使得雜質(zhì)原子周圍的電子能級與Zn2和S2周圍的不同。這種摻雜的ZnS晶體，在陰極射線激發(fā)下，放出波長為450 nm的熒光，可做彩色電視熒光屏中的藍(lán)色熒光粉。

四、球烯——碳家族的新成員

提到晶態(tài)的碳單質(zhì)，人們自然會想到光澤奪目、堅硬無比的金剛石和深灰色、質(zhì)軟滑膩的石墨，因人類對它們的認(rèn)識和應(yīng)用已源遠(yuǎn)流長。但在1985年，科學(xué)家們用激光照射石墨時，通過質(zhì)譜法首次檢測出C60、C70等純碳分子，此后，又用它法制出了它們的晶體。除此，還發(fā)現(xiàn)了一些結(jié)構(gòu)與C60類似的分子，如C28、C32、C50、C70、C84、C90、C94?、C240、?、C540等，它們組成了一個尚不完整的系列（如下圖）。至此，在金剛石和石墨之后，人們發(fā)現(xiàn)了碳的第三類晶態(tài)同素異形體——球烯。

其中比較重要的是C60，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)C60分子具有封閉球形籠式結(jié)構(gòu)，即C60是由12個五邊形和20個六邊形所圍成的球形凸多面體，具有高度美學(xué)對稱性的足球狀分子，人們稱之為“碳足球”。如此結(jié)構(gòu)中共有60個頂點和90條棱邊，它們分別代表60個碳原子的位置和90條碳碳鍵，結(jié)構(gòu)中每個C原子與相鄰的3個C原子成鍵，因每個C原子共可形成4條鍵，故其中兩條為單鍵，一條為雙鍵、整個分子共60條C—C和30條C==C。C60的球形結(jié)構(gòu)使其內(nèi)部形成了一個球形空腔。

結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，C60和C70分子都是非極性分子，通過分子間作用力形成分子晶體。因此，熔、沸點較低、密度較小，易溶于苯、甲苯等有機溶劑。由于球烯類分子中存在著交替的單雙鍵，因而表現(xiàn)出很強的芳香性和熱穩(wěn)定性，如可與F2、H2等非金屬發(fā)生分步加成反應(yīng)，生成C60F6、C60F36、C60H36、C60H60等多種加成產(chǎn)物。化學(xué)家們嘗試往C60的空心球中加入各式各樣的金屬原子，已成功地研制出了金屬摻雜C60的超導(dǎo)體（如K3C60、Rb3C60）。還進(jìn)一步試驗，向球心里放入多種離子，使它們成為一個個帶電的球體；化學(xué)家還試圖通過各式各樣的方法為球面上的碳原子“接種”上各種取代基使之成為球烯的各種衍生物。

可以說，球烯的發(fā)現(xiàn)，對于碳化學(xué)甚至整個化學(xué)領(lǐng)域、新型無機非金屬材料的研究都具有非常重要的意義。更因為球烯同時具有“內(nèi)藏”和“外接”的兩種可能性，因此今后的化學(xué)研究必定會更加豐富多彩。

“Cn”的結(jié)構(gòu)：

1.Cn中有五邊形和六邊形，每個五邊形占有的碳原子數(shù)應(yīng)為5/3個（5×邊形占有的碳原子數(shù)為2個（6×

1313），而每個六）。

2.關(guān)于棱數(shù)，由于每個孤立的碳原子周圍有三個鍵（一個雙鍵，兩個單鍵），而每個鍵

卻又是兩個碳原子所共有，因此棱數(shù)為n×3×3.單、雙鍵數(shù)的求法： 單鍵數(shù)+雙鍵數(shù)=總棱邊數(shù) 單鍵數(shù)=2×雙鍵數(shù)

4.五邊形及六邊形數(shù)目的求法：

設(shè)五邊形為a個，六邊形為b個，則有：

?5??a?2?b?n(頂點數(shù))3?3??n?(a?b)?n??22??歐拉定理:頂點數(shù)?面數(shù)?棱邊數(shù)??12。

?2a、b由兩式聯(lián)立方程組求解可得。

五、可燃“冰”——未來高效新能源

可燃“冰”是一種沉于海底的獨特新能源。是天然氣（甲烷類）被包進(jìn)水分子中，在海底低溫與高壓下形成的透明晶體。

由于海水水溫低，壓力大，海洋生物和微生物死亡，尸體沉入海底，在無氧環(huán)境下，經(jīng)過厭氧菌分解，生成甲烷等可燃性氣體，然后鉆入海底疏松的沉積巖，與水結(jié)合成可燃冰。年復(fù)一年，在海底就形成了綿延數(shù)萬里的可燃“冰”的礦藏。可燃“冰”的儲量大，含能量高，科學(xué)家斷言，天然氣水合物作為未來的一種潛在能源將獨具魅力，伴隨于我們的生活。

天然氣類水合物是一種晶體，晶體中平均每46個水分子構(gòu)建成8個籠，每個籠可容納1個客體分子（如CH4），因此可燃“冰”的極限化學(xué)式是8X·46H2O，式中X為客體分子，可以是CH4、C2H6等等（如8CH4·46H2O）。X與H2O之間并非化學(xué)鍵而是被宿主以分子間作用力包藏在籠中，因而把它們叫做包合物（或曰籠形化合物）。

現(xiàn)已探明，我國南海海底有巨大的可燃“冰”帶。其總量已超過已知蘊藏在我國內(nèi)陸地下天然氣總量的一半，是外觀像冰的甲烷水合物。

想一想：

若把它從海底取出，拿到地面上，它將有什么變化？為什么？它屬何類晶體？你做出判斷的根據(jù)是什么？

從海底取出的甲烷混合物將熔化并放出甲烷氣體。因為該晶體屬分子晶體，甲烷分子與水分子都是由有限數(shù)目的原子通過共價鍵結(jié)合成的小分子。而分子之間是較弱的分子間作用力。所以可燃冰的熔、沸點較低。易發(fā)生熔化，汽化現(xiàn)象。

已知1 m3可燃冰釋放出164 m3的甲烷氣，試估算晶體中水與甲烷的分子數(shù)之比： 假設(shè)甲烷氣體體積已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的數(shù)據(jù)，則n（CH4）=164 m3÷22.4 m3/kmol=7.32 kmol。設(shè)甲烷水合物的密度與冰的密度相同，即1 g/cm3，則n（H2O）∶n（CH4）=1?1000?7.32?1618∶7.32=6.7∶1，由于可燃冰沉入海底，密度會大增，另外甲烷的密度肯定比水小，合理答案應(yīng)是n（H2O）∶n（CH4）＞6.7∶1（理論組成為8CH4·46H2O）。所以參考答案為n（H2O）∶n（CH4）=7～9∶1。

甲烷類水合物的可燃冰，其儲量之大，含能之高，必將決定其成為未來人類的高效新能源。

六、第三周期元素氯化物及氧化物鍵型與晶型變化情況

*PCl5固態(tài)為離子晶體：［PCl4］［PCl6］

七、課題研究 C60的制作 制作要求：

給你一張白紙，請把C60的圖形折疊出來。參考答案：

（1）剪下巴基球模型的附圖（見下圖）。

（2）沿著黑線的邊緣剪成三條長形的連續(xù)六角形長條（注意：虛線的地方不可剪斷）。（3）將三個長條的所有虛線部分都折一下。

＋

－

（4）將兩個標(biāo)記“AA”的邊線并齊后，用膠帶粘住。

（5）將兩個標(biāo)記“BB”的邊線并齊后，用膠帶粘住。此時三個長條變成一個扭曲的Y字。

（6）將兩個標(biāo)記數(shù)字“1”的邊線并齊后，用膠帶粘住，然后依序?qū)?、3??至11，依上述步驟一一完成。

（完成的模型如右圖）