选修化学下晶体.PDF

選修化學(下)講義 編者：陳義忠 27 選修化學(下) 第六章 晶體 6-1 晶體的結構 1. 分子晶體的結構 (1) 定義：分子與分子之間以氫鍵或凡得瓦力結合形成的晶體。 (2) 特性： (a) 分子間作用力小、沸點低、熔解熱、汽化熱均小。 (b) 硬度小、不具延展性、易碎。 (c) 不易導電與導熱。 (d) 容易汽化。 2. 分子晶體的沸點與熔點 性質 效應 實例 H O Cl HCl Ar 沸點 分子間引力愈大，沸點愈高。 2 2 鄰二甲苯 間二甲苯對 分子間引力大小：氫鍵較大分子極 二甲苯 性分子非極性分子 分子的接觸面積愈大，分散力愈大， 正戊烷異戊烷新戊烷 沸點愈高。 新戊烷正戊烷異戊烷 熔點 分子形狀較對稱者，堆積愈緊密，熔 對二甲苯鄰二甲苯 間 點愈高 二甲苯 H O H Te H Se H S 分子間引力愈大者，熔點愈高。 2 2 2 2 選修化學(下)講義 編者：陳義忠 28 3. 分子晶體的結構(以冰為例) (1) 當溫度下降至零度以下時 ，水分子因分子間的引力 ，會固定於特定位置而 無法自由移動，液態的水凝固為固態的冰。 (2) 水分子中的氧除了與兩個氫原子間以共價鍵結合外 ，並與其他兩個 H 2 O 分 子的氫以氫鍵互相吸引，形成類似金剛石的結構。 (3) 水分子中兩個氫亦藉氫鍵與其他水分子的氧結合。 (4) 冰的結構因氫鍵作用，使水分子具四面體結構，使得晶體中具較大的孔 洞 ，當冰熔化時 ，晶體結構破壞 ，氫鍵重組 ，水分子較能緊密結合在一起 ， 因而水的密度大於冰。 4. 共價鍵網狀晶體結構 (1) 共價鍵：兩原子之間以共用電子對的方式所形成的化學鍵。如 選修化學(下)講義 編者：陳義忠 29 (2) 非金屬元素不易失去電子，因此非金屬之間通常以共價鍵結合成共價分 子。 (3) 非金屬元素之間的共價鍵結若為連續性，則稱為共價網狀固體，如石英 ( SiO2 )、金剛石( C )、碳化矽( SiC )、氮化硼( BN )、矽( Si )等不以單獨分子存 在(以簡式表示分子式) ，因結構為連續延伸的網狀，熔化時須使共價鍵斷 裂，故具有極高的熔點及沸點。 5. 共價鍵的鍵型：依共用電子對提供的方式可分為一般共價鍵、配位共價鍵。 (1) 一般共價鍵：結合的兩原子各提供一個電子而形成共用電子對的化學鍵， 例如： Cl2 分子 。 (2)