“三塊冰”的奧秘

——認識分子晶體魯科版·《物質結構與性質》第三章第三節

雪花生長圖（來自美國加州理工的Libbrecht研究組的“錄像”）分子晶體：只含分子的晶體稱為分子晶體。1、分析冰中構成粒子的特點及組成元素，并舉出更多的與冰晶體類似的分子晶體進行分析。2、依據元素形成物質類別的一般規律，歸納出分子晶體的常見類型。第一塊“冰”—既熟悉又神秘的“冰”【環節一】歸納分子晶體的常見類型

非金屬氫化物、非金屬單質、非金屬氧化物、酸、有機物等。教科書上對分子晶體類型的描述：(1)所有非金屬氫化物，如水、硫化氫、氨、氯化氫、甲烷等；(2)部分非金屬單質，如鹵素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳60(C60)、稀有氣體等；(3)部分非金屬氧化物，如CO2

、P4O6

、P4O10

、SO2

等；(4)幾乎所有的酸；(5)絕大多數有機物的晶體。【環節一】歸納屬于分子晶體的常見化合物類型第一塊“冰”—既熟悉又神秘的“冰”1、冰晶體中存在哪些作用力？2、依據作用力強弱的不同，預測分子晶體可能具有的物理特性，閱讀課本進行總結。

分子間作用力（較弱）【環節二】歸納分子晶體的物理特性分子晶體具有低熔點、硬度小等特點第一塊“冰”—既熟悉又神秘的“冰”共價鍵分子晶體中分子內的原子之間分子之間【練習】常壓下，水冷卻至0℃以下，即可結晶成六方晶系的冰。日常生活中見到的冰、霜和雪等都是屬于這種結構，其晶胞如右圖所示（只顯示氧原子，略去氫原子），晶胞參數側棱c＝737pm，菱形底邊a＝452pm，底面菱形的銳角是60°。回答下列問題：(1)計算晶胞中含有幾個水分子。(2)計算冰的密度。【環節三】認識冰的結構和冰中氫鍵的意義ca60°第一塊“冰”—既熟悉又神秘的“冰”1m=103mm=106um=109nm=1012pm103103103103sin60°=0.866ca60°第一塊“冰”—既熟悉又神秘的“冰”冰的結構96pm冰晶體中位于中心的一個水分子周圍有4個位于四面體頂角方向水分子。276pm氫鍵具有方向性【環節三】認識冰的結構和冰中氫鍵的意義空隙空隙空隙空隙空隙空隙空隙冰融化，分子間的空隙減小第一塊“冰”—既熟悉又神秘的“冰”

如果冰的密度比水大，世界將會變成什么樣？

氫鍵——“水下生命的保護神！”

【環節三】認識冰的結構和冰中氫鍵的意義思考感悟！大自然結構的美妙和諧！第一塊“冰”—既熟悉又神秘的“冰”觀察下圖，解釋水的沸點特殊性的原因？思考H2O第一塊“冰”—既熟悉又神秘的“冰”氫鍵：只有N、O、F電負性大的元素形成氫鍵。具有一定的方向性和飽和性。比范德華力強第一塊“冰”—既熟悉又神秘的“冰”第二塊“冰”—“干冰”這是什么？1.一個干冰晶胞中有幾個

CO2分子？2.每個CO2分子周圍有幾個緊密相鄰的CO2？思考干冰晶胞【環節一】認識干冰的晶體結構4個第二塊“冰”—“干冰”學生自制干冰晶胞模型

(只有碳原子，略去氧原子)第二塊“冰”—“干冰”簡化圖CO2

分子：中心中心每個CO2

分子周圍有12個緊密相鄰的CO2第二塊“冰”—“干冰”二階魔方假如魔方中心有一個CO2分子，你能迅速找到與它緊鄰的12個CO2分子位置在哪里嗎？第二塊“冰”—“干冰”與干冰晶胞結構類似【環節二】干冰和C60晶胞的結構對比C60晶胞每個C60分子周圍有12個緊密相鄰的C60第二塊“冰”—“干冰”干冰晶胞C60晶胞【環節二】干冰和C60晶胞的結構對比干冰晶胞中CO2分子的排列有四種不同的方向

第二塊“冰”—“干冰”

分子密堆積：如果分子晶體中分子間作用力只是范德華力，若以一個分子為中心，其周圍通常可以有12個緊鄰的分子。分子晶體結構特征—“分子密堆積”分子晶體小結只含分子的晶體稱為分子晶體。由于分子間作用力較弱，分子晶體具有低熔點、升華

，以及硬度小等物理特性，部分含有氫鍵的分子晶體具有更為特殊的物理性質

。分子密堆積只有范德華力含有氫鍵分子晶體中作用力分子內的原子之間分子之間共價鍵結構具有特殊性如干冰、C60、I2、O2等如：冰、

HF、NH3等概念結構性質第三塊“冰”—“可燃冰”天然氣水合物晶體，又稱可燃冰，屬于分子晶體。理想的甲烷水合物的化學式為8CH4

·46H2O。天然氣分子藏在水分子籠