分子晶体
分子晶体,是分子之间依靠分子作用力(范德华力或氢键)构成的晶体。
分子晶体的晶格质点是分子。其物理性质由分子作用力的大小决定,分子内部的化学键,在晶体状态改变时不会被破坏。分子晶体主要包括:所有非金属氢化物、大部分非金属单质、部分非金属氧化物、几乎所有的酸和绝大多数有机化合物。分子晶体具有较低的熔点、沸点、硬度小、易挥发,因此部分分子晶体在常温下呈气态或液态,在低温下可呈固态。晶体还可分为非极性分子晶体和极性分子晶体。
简介
定义
性质
1.分子晶体是由分子组成,可以是极性分子,也可以是非极性分子。
2.分子间的作用力很弱,分子晶体具有较低的熔点、沸点,硬度小、易挥发,许多物质在常温下呈气态或液态。例如O2、CO2是气体,乙醇、乙酸是液体。同类型分子的晶体,其熔、沸点随分子量的增加而升高。例如卤素单质的熔、沸点按F2、Cl2、Br2、I2顺序递增;非金属元素的氢化物,按周期系同主族由上而下熔沸点升高;有机化合物的同系物随碳数的增加,熔沸点升高。但HF、H2O、NH3、CH3CH2OH等分子间,除存在范德华力外,还有氢键的作用力,它们的熔沸点较高。
3.在固态和熔融状态时都不导电。
4.其溶解性遵守“相似相溶”原理。极性分子易溶于极性溶剂,非极性分子易溶于非极性的 有机溶剂,例如NH3、HCl极易溶于水,难溶于四氯化碳和苯;而Br2、I2难溶于水,易溶于CCl4、苯等有机溶剂。根据此性质,可用CCl4、苯等溶剂将Br2和I2从它们的水溶液中萃取、分离出来。
典型代表
①所有非金属氢化物。
②大部分非金属单质(稀有气体形成的晶体也属于分子晶体),如:卤素(X2)、氧气、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等(金刚石,和单晶硅等是原子晶体)
③部分非金属氧化物,如:CO2、二氧化硫、SO3、三氧化二磷、五氧化二磷等(如SiO2是原子晶体)
④几乎所有的酸
⑥所有常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易挥发的固态物质
信息
熔沸点规律
分子间作用力越强,熔沸点越高
①组成和结构相似的分子晶体,一般相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔沸点越高。例如:元素周期表中第ⅦA族的元素单质其熔沸点变化规律为:At2\u003eI2 \u003e Br2 \u003e Cl2\u003eF2 。
②若分子间有氢键,则分子间作用力比结构相似的同类晶体大,故熔沸点较高。例如:HF \u003e HI \u003eHBr \u003e HCl。
H2O\u003e 硫化氢e\u003e H2S。 NH3\u003e 磷化氢
③组成和结构不相似的物质,分子极性越大,其熔沸点越高,例如:CO\u003eN2
④在有机化合物的同分异构体中,一般来说,支链越多,熔沸点越低,例如:正戊烷\u003e异戊烷\u003e新戊
⑤互为同分异构体的芳香烃及其衍生物中,熔沸点顺序为:邻位化合物\u003e间位化合物\u003e对位化合物
结构特征
紧密堆积方式对比
干冰:范德华力 1个分子周围紧邻12个分子
冰:范德华力、氢键 1个分子周围紧邻4个分子
外观:两者相似 硬度:相似(小)熔点:干冰比冰小 密度:干冰比冰大