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分子晶體

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分子晶體(英語:molecular crystal),指分子間通過分子間作用力(又名範德華力,氫鍵不是化學鍵,是一種特殊的分子間作用力,屬於分子間作用力)構成的晶體。
構成微粒:分子。(特例:稀有氣體單原子分子。) [1] 
微粒間作用:a.分子間作用力,部分晶體中存在氫鍵。分子間作用力的大小決定了晶體的物理性質。分子的相對分子質量越大,分子間作用力越大,晶體熔沸點越高,硬度越大。b.分子內存在化學鍵,在晶體狀態改變時不被破壞。c.分子間內部微粒採用緊密堆積方式排列。 [1] 
中文名
分子晶體
外文名
molecular crystal(英語)
構成微粒
分子
構成組分
範德華力和氫鍵
狀    態
許多物質在常温下呈氣態或液態
溶解性
相似相溶
特    性
不導電
熔沸點規律
分子間作用力越強,熔沸點越高

分子晶體簡介

分子晶體定義

冰(H2O)分子晶體棍球模型 冰(H2O)分子晶體棍球模型
[1]  分子間通過分子間作用力(包括範德華力和氫鍵)構成的晶體

分子晶體性質

1.分子晶體是由分子組成,可以是極性分子,也可以是非極性分子
2.分子間的作用力很弱,分子晶體具有較低的熔點、沸點,硬度小、易揮發,許多物質在常温下呈氣態或液態。例如O2、CO2是氣體,乙醇冰醋酸是液體。同類型分子的晶體,其熔、沸點隨分子量的增加而升高。例如鹵素單質的熔、沸點按F2、Cl2、Br2、I2順序遞增;非金屬元素氫化物,按週期系同主族由上而下熔沸點升高;有機物的同系物隨碳原子數的增加,熔沸點升高。但HF、H2O、NH3、CH3CH2OH等分子間,除存在範德華力外,還有氫鍵的作用力,它們的熔沸點較高。
3.在固態和熔融狀態時都不導電。
4.其溶解性遵守“相似相溶”原理。極性分子易溶於極性溶劑非極性分子易溶於非極性的 [1]  有機溶劑,例如NH3、HCl極易溶於水,難溶於CCl4和苯;而Br2、I2難溶於水,易溶於CCl4、苯等有機溶劑。根據此性質,可用CCl4、苯等溶劑將Br2和I2從它們的水溶液中萃取、分離出來。

分子晶體典型代表

①所有非金屬氫化物。 [1] 
②大部分非金屬單質稀有氣體形成的晶體也屬於分子晶體),如:鹵素(X2)、氧氣(O2)、硫(S8)、氮氣(N2)、白磷(P4)、C60等(金剛石,和單晶硅等是原子晶體
③部分非金屬氧化物,如:CO2、SO2、P4O6、P4O10等(如SiO2是原子晶體) [1] 
④幾乎所有的酸
⑤絕大多數有機化合物,如:苯、乙酸、乙醇、葡萄糖 [1] 
⑥所有常温下呈氣態的物質、常温下呈液態的物質(除汞外)、易揮發的固態物質 [1] 

分子晶體熔沸點規律

分子間作用力越強,熔沸點越高
①組成和結構相似的分子晶體,一般相對分子質量越大,分子間作用力越強,熔沸點越高。例如:元素週期表中第ⅦA族的元素單質其熔沸點變化規律為:At2>I2>Br2>Cl2>F2
②若分子間有氫鍵,則分子間作用力比結構相似的同類晶體大,故熔沸點較高。例如:HF>HI>HBr>HCl。
H2O>H2Se>H2S。 NH3>PH3
③組成和結構不相似的物質,分子極性越大,其熔沸點越高,例如:CO>N2
④在有機物的同分異構體中,一般來説,支鏈越多,熔沸點越低,例如:正戊烷>異戊烷>新戊烷
⑤互為同分異構體的芳香烴及其衍生物中,熔沸點順序為:鄰位化合物<間位化合物<對位化合物

分子晶體結構特徵

乾冰 乾冰
緊密堆積方式對比
乾冰:範德華力 1個分子周圍緊鄰12個分子
冰:範德華力、氫鍵 1個分子周圍緊鄰4個分子
外觀:兩者相似 硬度:相似(小)熔點:乾冰比冰小 密度:乾冰比冰大
冰
參考資料
  • 1.    王后雄.教材完全解讀:中國青年出版社,2013:117