分子晶体
分子间以范德华力相互结合形成的晶体。大多数非金属单质及其形成的化合物如干冰(co2)、i2、大多数有机物,其固态均为分子晶体。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。分子间的作用力很弱,分子晶体具有较低的熔、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、冰醋酸是液体。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;有机物的同系物随碳原子数的增加,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。
分子组成的物质,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ccl4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。
离子晶体
离子间通过离子键结合形成的晶体。在离子晶体中,阴、阳离子按照一定的格式交替排列,具有一定的几何外形,例如nacl是正立方体晶体,na+离子与cl-离子相间排列,每个na+离子同时吸引6个cl离子,每个cl-离子同时吸引6个na+。不同的离子晶体,离子的排列方式可能不同,形成的晶体类型也不一定相同。离子晶体中不存在分子,通常根据阴、阳离子的数目比,用化学式表示该物质的组成,如nacl表示氯化钠晶体中na+离子与cl-离子个数比为1∶1,
cacl2表示氯化钙晶体中ca2+离子与cl-离子个数比为1∶
2。
离子晶体是由阴、阳离子组成的,离子间的相互作用是较强烈的离子键。离子晶体具有较高的熔、沸点,常温呈固态;硬度较大,比较脆,延展性差;在熔融状态或水溶液中易导电;大多数离子晶体易溶于水,并形成水合离子。离子晶体中,若离子半径越小,离子带电荷越多,离子键越强,该物质的熔、沸点一般就越高,例如下列三种物质,其熔沸点由低到高排列的顺序为,kcl<nacl<mgo。
原子晶体
相邻原子间以共价键结合而形成的空间网状结构的晶体。例如金刚石晶体,是以一个碳原子为中心,通过共价键连接4个碳原子,形成正四面体的空间结构,每个碳环有6个碳原子组成,所有的c-c键键长为1.55×10-10米,键角为109°28′,键能也都相等,金刚石是典型的原子晶体,熔点高达3550℃,是硬度最大的单质。原子晶体中,组成晶体的微粒是原子,原子间的相互作用是共价键,共价键结合牢固,原子晶体的熔、沸点高,硬度大,不溶于一般的溶剂,多数原子晶体为绝缘体,有些如硅、锗等是优良的半导体材料。原子晶体中不存在分子,用化学式表示物质的组成,单质的化学式直接用元素符号表示,两种以上元素组成的原子晶体,按各原子数目的最简比写化学式。常见的原子晶体是周期系第ⅳa族元素的一些单质和某些化合物,例如金刚石、硅晶体、sio2、sic等。对不同的原子晶体,组成晶体的原子半径越小,共价键的键长越短,即共价键越牢固,晶体的熔,沸点越高,例如金刚石、碳化硅、硅晶体的熔沸点依次降低。