分子原子原胞晶体显示软件Visual Molecular Dynamics 使用说明

简介：

这个教程为新用户介绍了VMD的用法。老用户也可以用本教程进一步熟悉程序的应用，以更好地利用VMD。本教程是针对VMD 1.8.3设计的，需要约3个小时来完成。

本教程新增的内容可用三个独立的单元讲解。第一个单元主要内容是分子图形表现方法

基础，还会介绍制作形象逼真的图像要了解的知识。另外的两个单元是针对高级用户，介

绍了VMD的脚本。尽管非技术性用户可以略去脚本的阅读，但是我们鼓励每个人都去试一

试着读一下，因为它会提供一些有力而易用的工具，这些工具是简单的图形用户界面所无法

提供的。

本教程以一种有趣的小蛋白质泛素的研究为例来说明VMD的应用。在本文中，一些资

料是在小框中出现的。这些小框中包括教程的补充内容，例如泛素扮演的生物学角色，使用VMD的一些提示和捷径等等。

如果你有对本教程的评论和问题，请发邮件至tutorial-l@https://www.wendangku.net/doc/453612091.html,。邮件列表可以在https://www.wendangku.net/doc/453612091.html,/Training/Tutorials/mailing list/tutorial-l/.中找到。

泛素本教程会用VMD来显示泛素。泛素是一个由76个氨基酸组成

的小蛋白质，在所有的真核生物中普遍存在。在所有真核生物蛋白

质中，泛素是最为保守的蛋白质之一（在昆虫，鱼，牛和人中，前

74个氨基酸是完全一样的）。它已被证明存在于细胞核、细胞质和

细胞表面。它首要的功能是介导蛋白质降解，在降解过程中，作为

细胞内蛋白水解酶识别的标志。

需要的程序：

以下是本教程中需要的程序

VMD: 可以从https://www.wendangku.net/doc/453612091.html,/Research/vmd/下载（在所有平台上均可使用）。

绘图程序：要观看从VMD输出的图像，需要专门的程序。VMD有一个内置的绘图程序，

也可以应用外部程序。应用什么程序是由你的操作系统决定的。例如：

– Unix/Linux: xmgrace, http://plasma-gate.weizmann.ac.il/Grace/

– Windows: Excel, https://www.wendangku.net/doc/453612091.html,/en-us/FX010*********.aspx

(需要购买)

– Mac/Multiple Platforms: Mathematica, https://www.wendangku.net/doc/453612091.html,/

(需要购买); gnuplot, https://www.wendangku.net/doc/453612091.html,/(免费下载)

现在开始学习VMD

你可以在VMD-tutorial-files目录里找到本教程的文件。如图1所示的VMD-tutorial-files的

文件和目录

图1：VMD-tutorial-files的目录结构

运行VMD，可以在Unix 终端窗口中键入vmd, 在Mac OS X的应用文件夹中双击VMD应用程序图标或者在windows中单击开始——程序——VMD。

1 VMD基础

在本单元中你会通过构建一个泛素的较美观的图形来熟悉VMD的基本命令。另外，你可以学习怎样用VMD来寻找蛋白质结构上的有趣的特点。

1．1导入分子

第一个步骤是导入分子。在教程中提

供了一个pdb文件1UBQ.pdb，文件中包含

了泛素的原子坐标。

1在VMD主窗口的菜单栏中选择File ——

New Molecule，如图2（a），屏幕上会显

示另外一个窗口，即Molecule File Browser

(b)。

2应用Browse.（c）按钮在

vmd-tutorial-files中找到文件

1UBQ.pdb，注意到当你选择这个文

件的时候，就会回到Molecule File

Browser窗口。为了精确地导入你要

导入的文件一定不要忘了按下Load（d）按钮。图2 导入分子

现在，泛素在你的OpenGL Display窗口中显示出来。你可以随时选择Molecule File Browser 窗口。

Webpdb. 如果网络连接可用，VMD可以从蛋白质数据库中下载pdb文件。只

要在Molecule File Browse窗口的File Name中键入四个字母的蛋白质号，再点

一下load就可以了。VMD会自动下载该pdb文件。

坐标文件。文件1UBQ.pdb与泛素的X射线衍射1.8埃分辨率侧的结果

香对应（Senadhi Vijay-Kumar, Charles E. Bugg and William J. Cook, J.

Mol. Biol.

(1987) 194, 531）。注意蛋白质被58个水分子包围，结果中不包含氢

原子。

1．2 显示蛋白质

为了观察蛋白质的三维结构，

我们要用到多种鼠标模式。

1 在OpenGL Display中,按下

鼠标左键同时移动鼠标。进一

步观察有什么现象。这是鼠标

的旋转模式，通过这种模式，

你可以让这个分子绕一个与

屏幕平行的轴旋转。图3（a）图3 旋转模式

2 如果你按下鼠标右键，重复上一步骤，分子会绕一个与屏幕垂直的轴旋转（b）（对于Mac 用户来说，右键产生的效果与在按下mouse菜单选项后点击命令按钮是一样的）。

3 在VMD主窗口中，看一下Mouse菜单

（图4），这里，你可以把鼠标模式从

Rotation 更换到Translation或者Scale

modes。

4 Translation模式允许你按住鼠标左

键，在屏幕上移动分子。在Translation

模式下，你可以通过按下鼠标中键来改

变剪切板。

5在Scale模式下，你可以按住左键水

平移动鼠标来缩小或放大分子。图4 鼠标模式

需要注意的是：鼠标运动不会改变分子中的原子坐标。

鼠标模式。注意每一种鼠标模式都有独特的指针形状，也有独特的快捷键（(r:

Rotate, t: Translate, s:Scale)，可以代替菜单使用。（当用快捷键的时候，要

保证OpenGL Display窗口是活动的）。在VMD用户手册中可以获得更多的

信息。

Mouse ——Center菜单项也很有用，它允许你确定分子绕之旋转的支点。

6选择Center菜单项，在蛋白质一端选择一个原子，这时指针会显示成一个十字。

7现在，按下r, 用鼠标旋转分子，看一看你的分子是怎么绕着你选择的支点运动的。

8 选择Display ——Reset View菜单项(=快捷键)，回到默认界面。

1．3 学习应用不同的绘图模式

VMD可以用很多种绘图模式来显示你的分子。这里，我们要进一步学习那些可以帮助你确

定蛋白质中不同结构的绘图模式。

1 选择Graphics—— Representations

菜单项，一个叫做Graphical

Representations的窗口会出现，见图5

（a）中黄色高亮。你可以看到目前显

示的分子的图形显示法。

2在Draw Style标签中（b）我们可

以改变所表示的style (d) 和color

(c)。在这一部分我们重点来看

drawing模式。

3每一种绘图方法都有自己的参数

控制。例如，改变线条的稠密度可

以用Graphical Representations窗

口右侧底部的控制按钮（e）。

4现在，在Drawing Method中选择

VDW(van der Waals)，每一个原子

现在都表示为球形。用这种方式你

可以更容易地看出蛋白质的体积

分布是怎样的。图5 Graphical Representations窗口

5要观察蛋白质内部的原子排布，用窗口右侧底部的控制按钮改变Sphere Scale到 0.5，

Sphere Resolution 到13。注意分辨率越高，分子的显示速度越慢。

6 注意Coloring Method —— Name菜单项, 每一个原子都有其自己的颜色，比如，O是红色的，N是蓝色的，C是青色的，S是黄色的。

7 按下Default键，这个操作允许你回到默认的绘图方式中。

更多显示方法。还有有趣的显示方法是CPK和Licorice。在CPK中，

就像以前化学中的球棒模型，每个原子都用球形表示，每个键都用圆柱

棒表示（球和圆柱形棒的半径和分辨率都可以独立地调节）。Licorice绘

图方法（广泛使用）也用球形表示原子，用圆柱形棒表示键，但是球的

半径不能被独立调节。

.

前面的显示方式可以让你看到蛋白质大分子的细节。但是，更多的普遍结构属性可以用抽象的绘图方式来观看。

8在Drawing Method下选择Tube style，观察蛋白骨架。Radius设为0.8。

9在tube模式下观察你的蛋白质，你可以分辨出它有多少α螺旋、β折叠和无规则卷曲吗？

我们要了解的最后一个绘图模式是NewCartoon。它可以给出一个以二级结构为基础的简化

的蛋白质图像。α螺旋以卷曲的条带状表示，β折叠以固形箭头表示，所有其它的结构以管状表示。这可能是观察蛋白质分子总体构造的最普遍的方法。

,

10 选择Drawing Method ——NewCartoon.

11 现在确定蛋白质分子中有多少α螺旋、β折叠和无规则卷曲。

泛素的结构。泛素有一个三圈半的α螺旋（残基23到34，其中有三

个是疏水的），一个310-螺旋（残基56到59），还有5个β折叠（残基

1到7，10到17，40到45，48到50，64到72），还有7个反向转角。

VMD用STRIDE程序，以一种探索性的法则计算出二级结构

图6 泛素Licorice, Tube and NewCartoon显示方法

1．4 学习不同的着色方法

1 现在，让我们来改变所显示图像的颜色。选择Coloring Method——ResType图5（c），这可以区别非极性基团（白色），碱性基团（蓝色）、酸性基团（红色）和极性基团（绿色）。

2 选择Coloring Method —— Structure (c)，确定NewCartoon表示的图形与二级结构相一致。1．5 学习不同选择

让我们来看一看分子中不同的独立的部分。

1 如图5（f），在Graphical Representations窗口的Selected Atoms文本输入框中删去“all” , 输入helix，然后按下apply按钮或者按下键盘上的Enter或者Return键（每当在文本框中输入后都可执行同样的操作），VMD会显示出分子中的α螺旋结构。

2 在Graphical Representations窗口中选择Selections标签，如图7（a）。在Singlewords (b)这一部分中你可以发现可以输入的选项表列。例如，要显示β折叠而不是α螺旋，就可以在Selected Atoms的文本输入框中输入合适的词。

布尔操作组合也可以用于选择时的文本

输入。

3 为了看分子除了α螺旋和β折叠的部

分，可以在Selected Atoms中输入：(not

helix)and(not betasheet)

:

4 Selections标签（b）的Keyword (c)栏

可根据蛋白质某些部分的特定值来进行

选择。看一看Keyword resname (d)中的

可能值。输入(resname LYS)或者

(resname GLY)可以显示蛋白质中所有

的赖氨酸或者甘氨酸。赖氨酸在泛素的

构型中扮演重要的角色。

.

5 现在，把当前显示的Drawing Method

改变到CPK模式，把Draw Style中的

Coloring Method改到ResID。在屏幕中可

以看到不同的赖氨酸和甘氨酸。每一种

有多少个你能数得清吗？

6 在Selected Atoms的文本输入框中输

入water。选择Coloring Method ——

Name。你可以看到在整个系统中的58

个水分子（实际上只有氧被显示出来）。

图7 Graphical Representations窗口和Selection标签

7 为了看一看哪些水分子离蛋白质分子更近一些，可以用within命令。输入waterwithin

3 of protein，这就选择了距离蛋白质3埃之内的所有的水分子。

8 最后，在Selected Atoms中键入下列内容：

:

Selection Action

protein

resid 1

(resid 1 76) and (not water) (resid 23 to 34) and (protein) Shows the Protein

The first residues

The first and last residues The _ helix

前述的选项提供了研究蛋白质或其他分子的有力工具。1．6 多重显示

如图8（a），在Graphical Representations

窗口中，用Create Rep按钮可以创建多重

显示图像。因此，你可以让分子的不同

部分显示不同的样式和颜色。

1 对当前显示，把Drawing Method 设为

NewCartoon，把Coloring Method 设为

Structure.

2 在 Selected Atoms 中键入 protein.

3 按下Create Rep键（a），现在，用

Draw Style菜单项和Selected Atoms文本

输入框来更改新的图形显示，可以把

Drawing Method设为VDW，Coloring

Method设为ResType，并键入resname

LYS，使其成为当前选择。

4 重复前述步骤，产生下列两种新的显

示方法：：图8 泛素的多重显示方法Drawing Style Coloring Method Selection

CPK VDW Name

ColorID1

Water

Resid 1 76 and name CA

，

5 再次按下Create Rep按钮，创建最后一个图形显示法。选择Drawing Method —— Surf, Coloring Method —— Molecule，在Selected Atoms中键入protein。在Material 部分(c)中选择Transparent菜单项。

6 用鼠标你可以选择已创建的不同的显示法，并可以独立地改变其中的任何一种。你也可以用双击鼠标或者Delete Rep按钮打开或关闭它们。关闭第二个和最后一个图形表示法。在这一部分的最后，Graphical Representations窗口的显示如图8

，

1．7 Sequence Viewer Extension

当第一次处理一个蛋白质分子的

时候，快速找出和显示不同的氨基

酸是非常有用的。Sequence

Viewer Extension可以让你很容易

地选出和显示氨基酸残基。

1 选择Extensions ——Analysis—

— Sequence Viewer菜单项，一个

包含氨基酸（图9e）和它们属性的

列表（b）和（c）的窗口（图9 a）

会出现在屏幕上。

2 用鼠标点击列表中不同的氨基

酸残基（e），观察它们是如何被

标记为高亮的。另外，高亮的残基

还会在OpenGL Display窗口中以

黄色bond drawing方式显示，因此

你可以很容易地观察它们。用鼠标

右键可以解除选择。

3 用Zoom滑块控制窗口（f），使

其能够显示所有残基。这在大的蛋

白质分子中比较有用。

4 按住shift键时同时按下鼠标，就

可以同时选择多个残基。看一下图

中显示的残基48, 63, 11

图9 sequence窗口

和29 (e)。.

5 观察Graphical Representations窗口，用SequenceViewer Extension，你应该能发现一种新的显示所选残基的方法。就像你以前做过的那样，你可以修改、隐藏、或者删除这种显示方法。

赖氨酸的相关性。多个泛素链可以被C和N末端肽键连接，也可以通

过lys48，63，11或者29连接（就是你在sequence窗口中选择的）不

同连接形成的链有着与功能相关的不同的属性。

关于残基的信息用柱状彩色标记表示，它们是从STRIDE中得到的。B-value表示的是温度因

子的变化，struct表示二级结构，在图中，各种颜色所代表的意义都用字母作了标注。.

T E B H G I C Turn

Extended conformation (_ sheets) Isolated bridge

Alpha helix

3-10 helix

Pi helix

Coil

1．8 保存结果

用VMD创建的图形可以与创建的图形显示法，VMD环境设置一起保存。这里提到的VMD 环境设置包括你开启一个新的VMD环境所需要的所有信息，这就不会使你以前的工作成果丢失。

1 在VMD主窗口，选择File ——Save State菜单项，写上一个合适的文件名（例如：myfirststate.vmd)保存。

File —— Load State菜单项允许你导入一个保存过VMD环境设置，就像保存时一样，虽然设置好的VMD环境允许你用VMD来处理蛋白质的图像，探索它的性质，但是你通常需要得到能用于论文和其他各种文件的图像。VMD可以润色图像，产生一个可作它用的图像文件。如下所述：

2 用你已经学过的所有关于VMD的知识，用缩放、旋转和改变分子位置的方法找到蛋白质分子的合适的视野。打开和关闭不同的显示方法，提高选择的分辨率，调整其他属性。如果你想得到一个质量很高的分子，注意每一个显示方法的分辨率。

3 注意你用Sequence Viewer extension创建的新显示法。如果需要的话，隐藏或者删除它们。

4 在润色图像之前，选择Graphics —— Colors菜单项，改变背景颜色。选择Display category, Background name和8 white color.。这样背景就变成白色的了。

5 选择File—— Render菜单项(渲染)，一个叫做File Render Controls的窗口会在屏幕上出现。

6 可以用不同的文件包来润色分子。如果你用的操作系统是Unix或者Mac OS X，就在Render using菜单中选择TachyonInternal，否则选择Tachyon。

7 在Filename文本输入框中键入图像要保存的文件名，例如：picture.tga 或者picture.dat (默

认文件名是 plot.tga或者plot.dat ，依据不同的操作平台)

8 按下Start Rendering按钮，包含有你的图像的文件就会创建。注意到这需要一些时间。你可以以一个图像文件名，如picture.tga (MacOS X 或者 Unix) 或者picture.dat.bmp(Windows). 结束工作，

9 关闭打开图形文件的程序，这样就可以继续使用VMD（在windows中，这条可以忽略）。

现在学完了本教程的第一单元。我们希望你学会了VMD的基本命令。你也可以做两个文件，第一个是VMD环境设置文件，让你重启一个VMD环境，在其中应用或者修改你在本单元学到的东西。第二个文件是一个关于蛋白质的图像文件，这个文件可以应用于其他文件中。

2 多分子处理和脚本

在本单元，你会学到如何同时处理多个分子。同时，你也会学到Tcl脚本的基础，用它来编辑原子数据，排列整合两个分子，并用计算出的分子特性给分子上色。

1 从一个新的VMD环境开始。如果你刚刚完成第一单元的学习，你应该退出VMD, 然后重新启动。

2．1导入多个分子

首先，导入你要用到的分子。

1 用File —— New Molecule.菜单项打开Molecule File Browser

你需要载入泛素的X射线三维结构图，可以用第一单元中学到的操作，也可直接用命令导入。

2 确定你正在vmd-tutorial-files下。在VMD终端，输入mol new 1UBQ.pdb。.

泛素在水盒中的溶解平衡模拟已经在1ns的时间范围内实现。你的文件包含了这个平衡的最末帧的坐标。以现在可以比较泛素在平衡末状态的构像和初始态的晶体构象。

坐标文件和结构文件。为了节省空间，模拟输出文件通常只包含原子坐

标，而不储存像原子类型、电荷、各部分的名字和键等不变的信息。这

一部分信息另存于一个“结构”文件当中（例如一个PSF文件）。要观

察一个模拟结果，你需要把同一个分子的结构和坐标文件融合。

3 现在，导入另一个分子的模拟结果。在Molecule File Browser窗口顶端的菜单中选择New Molecule。在vmd-tutorial-files中找到文件ubiquitin.psf，然后按下Load按钮，建立了一个有结构而没有坐标的新分子。

4 注意到,窗口最顶端的菜单上显示：1: ubiquitin.psf. 这保证了载入的下一个文件会增加到那个分子(molecule ID 1)。因为你在用PSF文件合并数据，所以你不需要把菜单切换到New Molecule。现在，在vmd-tutorial-files中找到文件ubiquitin-equilibrated.coor，单击Load

，这就可以导入新的坐标，并把新坐标与先前载入的结构信息合并。

你现在可以看到两个有层次的没有相互重叠的分子，一个是原始的晶体泛素结构，另外一个是一个由水盒包围的分子。，

2．2 主窗口的应用

现在需要为你的分子命名，这样就可以区别它们。

1 在Main窗口的分子列表中双击第一个分子的名字，Rename Molecule对话框弹出。键入crystal。以同样的操作为第二个分子命名为simulation。

这时，Main窗口如图10。在分子的名字之前，有四个字母，你可以用它们来实现一些操作。

图10 初始和最后坐标导入两个分子的主窗口显示

F的意义是“Fixed”，意思是当你移动屏幕时，分子不会随之移动。当F显示黑色时，分子是固定的；当显示灰色时，分子可以自由移动。

2 在主窗口，双击分子名左边的F，当一个分子被固定时，试着用鼠标调动屏幕。然后试一试两个分子都被固定时的情况。

3 完成操作后，把两个分子都解固定，选择Display——Reset View，让其显示两个分子之间原来的相对位置。

4 然后，双击一个分子的D，D表示的是“Display”。当D灰化的时候，分子是隐藏的。你可以通过双击D来显示或者隐藏分子。

5 当操作完时，确保只有晶体结构分子显示，两个分子都未固定。

6 最后，双击晶体分子左边的T，T会在前面显示。这使它成为了顶层分子。一个分子置于

顶层，它就成为脚本命令操作的目标。

２．３ Tcl脚本基础和Tk控制台

VMD支持Tcl/Tk脚本语言。这一部分会提供运行一些有用功能必需掌握的脚本语言。

Tcl/Tk语言。Tcl是一种丰富的语言，除了典型的条件和循环结构语句之外，还

包括许多特征和命令。Tk是Tcl的拓展，允许写程序用户与窗口和按钮接触。关

于Tcl/Tk语言更多的信息在https://www.wendangku.net/doc/453612091.html,/doc上有提供。

执行Tcl命令，需要应用一种很方便的文本控制台，即Tk控制台。

1 选择Extensions——Tk Console。一个控制台窗口出现（图11）。这就可以在其中输入Tcl/Tk

命令。

图11 Tk控制台

你首先接触到的是Tcl/Tk最基本的部分。这里是Tcl的设置和输出命令。

set variable value – sets the value of variable

puts $variable – prints out the value of variable

2 试一试以下命令：

set x 10

puts "the value of x is: $x"

set text "some text"

puts "the value of text is: $text."

$variable指的是 variable的值。.

下面是一个数学操作命令：

expr expression – evaluates a mathematical expression

3 试一试应用expr命令

expr 3 - 8

set x 10

expr - 3 * $x

Tcl最重要的方面之一是可以用方括号把Tcl命令嵌入其他命令。方括号括起来的表达式会自动被方括号内表达式的值替换

[expr.] – represents the result of the expression inside the brackets

4 新建一些命令，然后用方括号测试它们。例如：

set result [ expr -3 * $x ]

puts $result

2．4 atomselect命令

你可以用VMD的atomselect命令来编辑原子属性。下面的例子会告诉你怎样操作。

1 当确定晶体分子是顶层的分子后（如果不是，双击T）。用Graphics —— Representations.菜单打开Graphical Representations窗口。

PDB B-因子范围。PDB文件中“B”的范围通常储存晶体结构的“温

度因子”，在VMD中读入“Beta”范围。由于我们目前的重点不在

此，我们可以利用这个范围来存储我们自己的数字值。VMD有一个

“Beta”上色方法，它可以根据原子的B因子给它们上色。当用不

同的原子来替换B值，你就可以控制不同原子的颜色了。当你想要

展示通过计算得出来的系统属性时，这种方法就很有用了。但是这

种方法在VMD之外是不能应用的。

2 在窗口顶部的Selected Molecule下拉菜单中选择“crystal”的分子，在atom selection中键入protein。把Coloring Method 设为 Beta，把Drawing Method设为VDW.。分子大部分会显示出红色和绿色小球的集合。

现在你将学到VMD中一个非常重要的Tcl命令：

atomselect molid selection – creates a new atom selection

对于atomselect，首先要讲的是molecule ID（主窗口的最左边），其次是文本原子选择，就

像你在第一单元所学的用来描述图形显示方法的文本原子选择。你要学习的Atomselect，返回的选择是一个命令。

3 在Tk控制台窗口键入crystal [atomselect top "all"]，这个选择包括了分子中所有原子，并把所选赋予变量crystal。我们用“top”来指代顶层分子，不用molecule ID（是个数字，不好记）。

Atomselect得出的结果是一个功能。因此，$crystal是一个针对“all”所指代内容执行的功能。

4 键入$crystal num. 把num赋给所选一个原子，返回的是原子在这个选择中的序号。检查一下这个序号是不是与分子中原子的序号相同（可以从main窗口中读取）。

5 键入$crystal set beta 0.。这样就把所有原子的“beta”域设为0。当你这样做的时候，你会观察到屏幕上原子的颜色会突然变成一样的（因为它们此时具有相同的beta值）。

原子选择中的原子指的是原始分子中的原子。当你通过选择改变一些原子的属性（如beta 值），这些变化会反映在所有其它包括这些原子的选择中。

6 现在，输入set sel [atomselect top "hydrophobic"]。这新建了一个包括所有疏水残基的选择。

7 让我们把所有的疏水原子的beta值设为1来标记它们。你现在应该明白如何操作了：$sel set beta 1。如果OpenGL Display中的颜色没有更新，单击Graphical Representations底部的Apply 按钮。

原子属性的例子。你可以通过应用原子选择，包括不同部分、残基、原子

名、位置（x，y和z），电荷、质量、体积、半径等等来获得或者设置许

多原子的属性

8 现在要通过改变原子的物理性质来进一步说明疏水基团的分布。输入$crystal set radius 1.0，以使所有的原子变得小一点，更易观察。输入$sel set radius 1.5，让疏水基团大一点。半径的大小范围会影响图形的显示方式（如VDW, CPK）。

现在已经新建了一个图像，可以清楚地区别蛋白质的疏水部分和亲水部分。如果你完全按照教程的要求来做，你得到的蛋白质图像就会如图12所示。

图12 在VMD显示模式下的泛素分子，上色的依据是残基的疏水性

疏水残基。就像你在渲染泛素分子的过程中可能注意到的那

样，疏水残基绝大部分都处于蛋白质的核心区。这在小的可

溶性蛋白质中是很典型的。当蛋白质折叠的时候，疏水残基

就有停留在界面的趋势。这样疏水基团汇集在一起，扮演着

结构上的角色。这可以帮助蛋白质正确折叠，并提高稳定性。

原子选择不止在设置原子数据方面有用，而且可以用来获取信息。如果你想得到疏水基团，你要做的只是新建一个疏水选择，这里应该用get，而不是set。

9 在你选择的疏水原子上应用get

$sel get resname

但这里有个问题。每个残基都包含了很多原子，这样导致的结果是有很多重复输入。你能想到一个办法来克服这个问题吗？我们知道，每个氨基酸都有同样的骨架原子。如果你在每个残基中只选择一个这样的原子，每个残基就只会在你的选择中出现一次。

10 让我们试试这种解决办法。每一个原子有且只有一个α-碳(命名CA = alpha):

set sel [atomselect top "hydrophobic and alpha"]

$sel get resname

哈，成功了！

11 你也可以同时得到多种属性。试试下面的命令：

$sel get resid

$sel get {resname resid}

$sel get {x y z}

12 一旦你完成了一个选择，可以很方便地用下面的命令来删除它们以节省内存开支：$sel delete

2.5 Aligning Two Molecules

要正确地观察泛素在模拟中是怎么变化的，你必须首先确保两个分子在空间上尽量重合。VMD提供了很多方便的命令可以完成这个功能。现在要给两个分子上不同的颜色以区别它们。

1 确保两个分子都处于显示状态（可以通过双击VMD主窗口中的D来实现）。

2 在Graphical Representations窗口，改变晶体分子的图像显示（记得要从窗口顶部的菜单中选择它）。把Coloring Method 设为 ColorID, color 设为 0 blue，Drawing Method 设为Tube.

3 可以在Graphical Representations窗口最顶部的Selected Molecule菜单中选择目标分子，在不同的分子上应用不同的显示方法。对分子simulation选择同样的显示法(ColorID and Tube),而把颜色设为1 red。

4 在Tk控制台窗口中键入下面的命令，为每个分子新建一个包括蛋白质骨架中α碳的原子选择：

set atomsel1 [atomselect 0 "alpha"]

set atomsel2 [atomselect 1 "alpha"]

这里我们选择α碳是因为它们比蛋白质松散的侧链更稳定，而且它们给出了蛋白质空间构象方面有用的信息。

即使这两个分子非常不同（晶体结构中没有氢），你所建立的选择也包括了完全相同的原子。VMD提供了一个命令measure fit可以用于找出两个选择中相同原子的最佳吻合度。measure fit atomsel1 atomsel2 – calculates the best fit matrix

注意atomsel1和 atomsel2必须具有相同数目的原子。可以用$atomsel1 num命令来检查原子的个数。

5 用下面的命令可以找出能够使两个选择以最佳方式配对的转换矩阵M

set M [measure fit $atomsel1 $atomsel2]

6 通过输入命令

$crystal move $M

你可以把刚刚得到的矩阵应用于第一个分子所有部分（即你以前定义的叫做crystal的原子选择）

在OpenGL窗口，两个分子以α碳的位置为基础排列。注意到分子的一部分吻合得很好，但另一些摆动的尾部和loop区看起来比较松散（它们在平衡中的运动性更强）。用了α螺旋后，再用β折叠重新排列分子，得到一个如图13的图像

图13 泛素最初和最后状态三维结构拟合

2．6 用颜色来显示偏离值

一旦两个分子被排列在一起，你可以比较两个原子的位置。你可以用一个预写的脚本（因为直接写比较麻烦）来完成。如果你喜欢刺激的话，那就看一下这个脚本。如果你已经对此很熟练，写这样一个脚本就是小菜一碟了。从文件中运行一个脚本，可以用Tcl源命令：source file – runs a script from a text file

1 脚本在vmd-tutorial-files的文件coloring.tcl中。在VMD Tk Con窗口中应用cd命令找到这个目录。它会改变晶体分子的beta值，反映在平衡后分子中原子的位置改变。我们输入以下命令，运行这个脚本：

source coloring.tcl

2 要看到新的beta值，需设置分子crystal的Coloring Method为Beta，隐藏分子simulation（通过双击VMD主窗口中的D实现）。

晶体分子现在依据模拟中的总改变程度上色。为了进一步的工作，我们来调整一下颜色的范围。

3 在Graphical Representations窗口中，选择Trajectory标签。在Color Scale Range标签下，你可以设置beta值颜色范围的最大和最小值。确保晶体分子右边的显示法被选定，然后输入0和5，单击set。这就把颜色的范围设置为0到5埃之间。

图14 Representation窗口中的颜色范围控制

4 现在，从VMD主窗口中选择Graphics—— Colors，打开Color Controls窗口（如图15），选择Color Scale标签。

图15 显示Color Scale标签的Color Controls窗口

5 在color scale的Method菜单中，选择BWR。这样就可以把位置变动小的原子（0埃）染上蓝色，把位置变动大的原子（5埃）染上红色，在两者之间的染上白色。

6 你现在也可以调整color scale的 Midpoint来改变被染成白色的原子位置变动的水平。试试把中点设为0.1。

你现在应该明白怎么对一般数据进行连续的上色操作。看一看你的分子，它如图16所示。你现在应该可以确定泛素的那一部分是稳定的（蓝色），哪一部分是松散的（红色）。总起来说，末端和loop是灵活的，容易动的，而α螺旋和β折叠相比之下是不容易活动的。

图16 根据1ns平衡后泛素分子着色

3 Trajectories, Macros and Labels

在第三单元，你将要学习怎样载入运动轨迹，创建macros，在原子和键上标注标签，用简单的tcl脚本计算一个运动轨迹的RMSD值。在最后，你应该通过看RMSD点分布来确定泛素系统是否达到平衡。

3.1 导入运动轨迹

你现在要学习导入与时间相关的坐标系统，叫做运动轨迹（Trajectory）。你可以用你的系统来看一场电影了。

Trajectory文件通常是二元文件，包含了系统的多套坐标。每一套坐标对应者时间中的一帧。DCD文件可以作为Trajectory文件的例子。Trajectory文件不包括PSF文件中的内容。因此，我们需要首先导入结构文件，再在结构文件的基础上导入Trajectory文件，导入方法如第二单元中所介绍。

1 启动一个新的VMD窗口

2 导入PSF文件ubiquitin.psf，方法如第二单元所述。

3 在Molecule File Browser窗口，单击Browse按钮，确保ubiquitin.psf在菜单上已被选中。在vmd-tutorial-files中找到文件pulling.dcd，单击OK，然后单击Load按钮。在它们导入分子的时候，你可以看到这些帧。

4 在Trajectory文件被导入之后，你会看到Trajectory的最后一帧。想要回到第一帧，你会用

到Animation Tools，它的用法会在后文详细解释。在主菜单的左下侧，单击。

5 选择Graphics——Representations，在Drawing Method中，选择NewCartoon，在Selected Atoms窗口，键入protein

6 在同一个菜单中，双击Create Rep按钮，新建另外一个图形显示方法, 在Drawing Method 中，选择Lines，在Selected Atoms 窗口，键入water，然后，双击关闭这个显示方法。

泛素的弹性。泛素在细胞中有许多功能。目前的观点证明，这些功能

依赖于泛素的弹性。

只有一部分蛋白质表现弹性，比如说肌联蛋白，它是肌肉的弹性源泉。

这些分子的弹性依靠的是β折叠中残基之间的氢键，像泛素中的一样。

你刚载入的trajectory是一个泛素分子的AFM（原子力显微镜）实验的

模拟。我们要看的是当它被从一端牵拉时是怎么伸展开来的。

在分子动力学模拟中，在开始模拟之前，像在AFM实验中显示的那

样，首先需要实现蛋白质的平衡。你将有机会在本教程的后面看到这

样的平衡轨迹

《分子晶体与原子晶体》教案(人教版选修3)

2 分子晶体与原子晶体 第一课时分子晶体 [教材内容分析] 晶体具有的规则的几何外形源于组成晶体的微粒按一定规律周期性的重复排列。本节延续前面一节离子晶体，以“构成微粒---晶体类型---晶体性质”的认知模式为主线，着重探究了典型分子晶体冰和干冰的晶体结构特点。并谈到了分子间作用力和氢键对物质性质的影响。使学生对分子晶体的结构和性质特点有里一个大致的了解。并为后面学习原子晶体做好了知识准备，以形成比较。 [教学目标设定] 1．使学生了解分子晶体的组成粒子、结构模型和结构特点及其性质的一般特点。 2．使学生了解晶体类型与性质的关系。 3．使学生理解分子间作用力和氢键对物质物理性质的影响。 4．知道一些常见的属于分子晶体的物质类别。 5．使学生主动参与科学探究，体验研究过程，激发他们的学习兴趣。 [教学重点难点] 重点掌握分子晶体的结构特点和性质特点 难点是氢键的方向性和氢键对物体物理性质的影响 从三维空间结构认识晶胞的组成结构 [教学方法建议] 运用模型和类比方法诱导分析归纳 [教学过程设计] 复问：什么是离子晶体？哪几类物质属于离子晶体？ （离子化合物为固态时均属于离子晶体，如大部分盐、碱、金属氧化物属于离子晶体） 教师诱导：这些物质属于离子晶体吗？构成它们的基本粒子是什么？这些粒子间通过什么作用结合而成的？ 学生分组讨论回答 板书分子通过分子间作用力形成分子晶体 二、分子晶体 1．定义：含分子的晶体称为分子晶体 也就是说：分子间以分子间作用力相结合的晶体叫做分子晶体 看图3-9，如：碘晶体中只含有I2分子，就属于分子晶体问：还有哪些属于分子晶体？ 2．较典型的分子晶体有非金属氢化物，部分非金属单质，部分非金属氧化物，几乎所有的酸，绝大多数有机物的晶体。 3．分子间作用力和氢键

高中化学《分子晶体与原子晶体》说课稿

高中化学《分子晶体与原子晶体》说课稿 一、教材分析 《分子晶体与原子晶体》是高中化学选修3的第三章“晶体的结构与性质”第二节内容。本课时是在学习了分子的结构与性质和分子晶体之后编排的。本节在复习化学键等知识的基础上引入晶体结构、化学键间相互作用力等基本概念和基本理论，并运用化学键理论和晶体结构理论分析晶体结构与性质的关系，本节是中学化学教学的重难点，也是历来高考的热点。通过本节课的学习，既可以对共价键和分子的立体构型的知识进一步巩固和深化，又可以为以后学习金属晶体与离子晶体打下基础。此外，金刚石、二氧化硅的知识与我们日常生活、生产、科学研究有着密切的联系，因此学习这部分有着广泛的现实意义。 二：学情分析 （1）学生已经掌握原子空间构型、化学键、杂化轨道等理论为基础 （2）学生学习了分子晶体，对晶体有了一定的了解，对空间结构有一定的了解。 三：目标分析 1、知识与技能目标 （1）了解原子晶体的概念，掌握原子晶体的熔、沸点，硬度等物理性质，能够区分原子晶体和分子晶体 （2）掌握金刚石典型晶体的晶胞和结构特征。能够通过金

刚石结构特征分析晶体硅、二氧化硅等原子晶体结构。 （3）理解并掌握原子晶体内原子间作用力的类型。 2、过程与方法目标 （1）通过对原子晶体概念的教学，培养学生准确描述概念、深刻理解概念、比较辨析概念的能力。 （2）从结构理解原子晶体的性质，明确原子晶体的物理性质及化学变化特点和空间结构。 （3）运用归纳、对比等方法，理解原子晶体的特点和与分子晶体的区别及联系。 3、情感态度价值观 （1）通过小组讨论小组竞赛等方法，引导学生积极思维，激发学生学习化学的兴趣。 （2）通过结构决定性质的知识对学生进行内外因辩证关系的教育。 四：重点难点分析 重点：原子晶体的概念 原子晶体的结构与性质的关系 难点：原子晶体的结构及特点 五：教法学法分析 教法：探究教学法为主，多媒体教学法为辅 学法：思考、讨论、归纳等自主学习 六：预计课时： 2

怎样区分分子晶体与原子晶体

分子晶体与原子晶体 1 原子晶体:相邻原子之间通过强烈的共价键结合而成的空间网状结构的晶体叫做原子晶体。 （1）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。（但碳元素的另一单质石墨不是原子晶体，石墨晶体是层状结构，以一个碳原子为中心，通过共价键连接3个碳原子，形成网状六边形，属过渡型晶体。）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。 （2）一般键长越短，熔沸点越高。例如：金刚石（C—C） > 二氧化硅（Si—O） > 碳化硅（Si—C） > 晶体硅（Si—Si） 2分子间通过分子间作用力(包括范德华力和氢键)构成的晶体。 （1）典型的分子晶体 ①所有非金属氢化物 ②大部分非金属单质，如：稀有气体、卤素(X2)、氧气、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等 ③部分非金属氧化物，如：CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等 ④几乎所有的酸 ⑤绝大多数有机化合物，如：苯、乙酸、乙醇、葡萄糖等 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 （2）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。在固态和熔融状态时都不导电。 分子组成的物质，其溶解性遵守“相似相溶[1]”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。 （3）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>I2 > Br2 >

分子晶体和原子晶体教案

分子晶体与原子晶体 高中化学选修三第三章第三节 教学目标： 知识与技能： 1、知道什么是分子晶体和原子晶体，说出他们的典型代表。 2、能够判断和区分分子晶体和原子晶体。 3、理解并能说明晶体结构对其物理性质的影响。 4、能够简单比较晶体的熔沸点高低。 5、掌握干冰、冰、金刚石、晶态二氧化硅的晶体结构。过程与方法： 通过分子晶体与原子晶体的对比，学会对比学习的方法。情感态度和价值观： 体会分类研究物质的方法在化学中的运用。 教材分析：本节内容是在晶体常识之后对分子晶体和原子晶体两大类晶体的具体介绍。两类晶体的构成微粒间的作用方式对熔沸点的影响与前面知识联系紧密。 学情分析：学生已具备了原子内部的结构特征以及微粒间的相互作用（化学键、分子间作用力、氢键）等基本概念。并在本章第一节了解了晶体、非晶体、晶胞等知识。为继续学习不同类型晶体的打下了基础。但在运用所学知识理解和解释晶体结构和物理性质的关系时，还需要老师引导。 教学重点： 1、原子晶体和分子晶体的概念及结构特征。 2、氢键对晶体物理性质的影响。 3、典型晶体的结构和性质。

教学难点： 1、常见分子晶体和原子晶体的判断及物理性质比较。 2、晶体结构对其性质的影响。 教学过程： 【导入】ppt 展示常见晶体的图片 ［讲］上节课我们学习了晶体常识，知道了晶体和非晶体的区别，生活中的晶体是很多的，可以说是形形色色的晶体。对于一类物质我们通常将其细分成类来研究。晶体可以分为四类。ppt 展示分类。今天这节课我们来认识分子晶体和原子晶体。 【分子晶体】ppt 展示冰晶体结构、CO2 晶体、I 2 晶体的晶胞。请同学们找出三种晶体的共同点。 根据共同点得出分子晶体的概念。结合导学案介绍构成分子晶体的组成（构成微粒、微粒间作用方式） 【问】分子晶体中一定存在化学键吗？特例：稀有气体请回忆分子间作用力范德华力的特点，推测分子晶体的物理性质。【生】结合导学案回忆，范德华力是分子间作用力，不是化学键，比化学键弱得多。因此分子晶体的熔沸点较低。 【师】以干冰、碘易升华的事实肯定学生的推测。ppt 归纳出分子晶体的性质和结够特点。常 见的分子晶体介绍，ppt 归纳，显示周期表中的位置。 生】听讲，填写导学案【师】分子晶体中比较典型的是干冰和冰。ppt 展示干冰的晶体结构。【问】每个晶胞中有几个CO2 分子？多少个原子？每个CO2 分子周围有几个等距紧邻的CO2 分子？ 【生】4，12，12 【师】ppt 展示氧族元素氢化物的熔沸点图，发现水偏高。展示冰的结构，分析原因。动画展

分子晶体和原子晶体解析

分子晶体和原子晶体 第一课时 教学目标 知识与技能 1、了解分子晶体的概念 2、了解冰、二氧化碳的晶体结构及晶体中分子间作用力类型 3、掌握分子晶体关于熔、沸点等方面的物理性质 过程与方法 联系旧知识，学习新知识，通过列举各种晶体及其特征，达到逐个掌握的目的 情感、态度与价值观 通过对水结冰密度减小这一学生已知事实的讲解，激发学生探究物质内部结构奥秘的兴趣 教学重点 分子晶体的概念、结构特点 教学难点 氯键对冰晶体结构和性质的影响 教学过程 【问题讨论】雪花、冰糖、食盐、水晶和电木（酚醛树脂）这些固体，是否属于晶体？若不是晶体，请说明理由。 雪花、冰糖、食盐、水晶都是晶体。 电木不是晶体。它是高聚物，无固定的熔点。 【阅读】教材P 66碘晶胞、P 70干冰晶胞 这两个晶胞有何共同点？ 组成这两个晶胞的微粒都是分子。 【师】这节课我们来学习第二节——分子晶体和原子晶体 【板书】第二节——分子晶体和原子晶体 一、分子晶体 1．定义：只．含有分子的晶体。 【师】1、既然组成分子晶体的微粒都是分子，那这些微粒之间存在着哪些作用呢？ 范德华力（分子间作用力）与氢键 2、据此，可推断出分子晶体有哪些特点？

熔、沸点低、硬度小 【板书】2．分子晶体的特点 有单个分子存在，化学式就是分子式。熔、沸点低、硬度小，易升华。 【师】根据分子晶体的概念，哪些物质的晶体属于分子晶体呢？ 【板书】3．分子晶体的形成 ⑴所有非金属气态氢化物。 ⑵多数非金属单质。如卤素(X2)、氧(O2)、氢(H2)、氮(N2)、白磷(P4)、硫(S8)、C60等。 ⑶多数非金属氧化物。如：CO2、P4O6、P4O10、SO2等。 ⑷所有的酸。 ⑸绝对大多数有机物。 【师】下面，我们来看一下分子晶体都有哪些物理性质。 【板书】4．分子晶体的物理性质 ⑴分子晶体不导电。 【师】物质导电的条件是存在自由移到的电子或离子。由于构成分子晶体的粒子都是分子，不管是晶体还是晶体熔化成的液体，都没有带电荷的离子存在。因此，分子晶体及它熔化成的液体都不导电（但碲能导电）。分子晶体溶于水时，有的能导电（如：HCl），有的不能导电（如：CH3CH2OH）。 【板书】⑵分子晶体的溶解性和熔、沸点。 【师】组成分子的分子不同，分子晶体的性质也不同。如在溶解性以及熔沸点上，不同晶体之间存在着较大的差异。 【板书】溶解性：相似相溶、氢键； 熔、沸点：氢键、分子间作用力、分子的极性。 5．分子晶体的结构特征和结构模型 ⑴如果分子间作用力只是范德华力，若以一个分子为中心，其周围通常可以有12个紧邻的分子。如干冰晶体。 ⑵如果分子间还有其他作用力，如存在氢键的分子晶体，由于氢键具有方向性，必然要对这些分子的堆积方而成的晶体的构型产生影响。如晶体冰。 ⑶干冰的晶体模型 【师】提问： 1、与一个CO2分子距离最近且相等的CO2分子共有多少个？ 2、一个干冰晶胞中平均有几个CO2分子？ 3、干冰晶体中，CO2分子的排列方向有几种？ 答案：1、12个；2、4个；3、4种（顶点一种，三个面心各一种）。

离子晶体、分子晶体和原子晶体

离子晶体、分子晶体和原子晶体 [学法指导] 在学习中要加强对化学键中的非极性键、极性键、离子键、晶体类型及结构的认识与理解；在掌握微粒半径递变规律的基础上，分析离子晶体、原子晶体、分子晶体的熔点、沸点等物理性质的变化规律；并在认识晶体的空间结构的过程中，培养空间想象能力及思维的严密性和抽象性。 同时，关于晶体空间结构的问题，很容易与数学等学科知识结合起来，在综合题的命题方法具有广阔的空间，因此，一定要把握基础、领会实质，建立同类题的解题策略和相应的思维模式。 [要点分析] 一、晶体 固体可以分为两种存在形式：晶体和非晶体。 晶体的分布非常广泛，自然界的固体物质中，绝大多数是晶体。气体、液体和非晶体在一定条件下也可转变为晶体。 晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体。晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列，从而使晶体内部各个部分的宏观性质是相同的，而且具有固定的熔点和规则的几何外形。 NaCl晶体结构

食盐晶体金刚石晶体金刚石晶体模型钻石 C60分子 二、晶体结构 1．几种晶体的结构、性质比较 2．几种典型的晶体结构： （1）NaCl晶体（如图1）：每个Na+周围有6个Cl-，每个Cl-周围有6个Na+，离子个数比为1：1。 （2）CsCl晶体（如图2）：每个Cl-周围有8个Cs+，每个Cs+周围有8个Cl-；距离Cs+最近的且距离相等的Cs+有6个，距离每个Cl-最近的且距离相等的Cl-也有6个，Cs+和Cl-的离子个数比为1：1。

（3）金刚石（如图3）：每个碳原子都被相邻的四个碳原子包围，以共价键结合成为正四面体结构并向空间发展，键角都是109o28'，最小的碳环上有六个碳原子。 （4）石墨（如图4、5）：层状结构，每一层内，碳原子以正六边形排列成平面的网状结构，每个正六边形平均拥有两个碳原子。片层间存在范德华力，是混合型晶体。熔点比金刚石高。

分子晶体与原子晶体教案

教学过程1.概念： 只含分子的晶体称为分子晶体。 2.结构特点： (1)分子晶体中存在的粒子：分子。 (2)粒子间的作用力： ①分子内原子间以共价键相结合。 ②若分子间作用力只是范德华力，由于范德华力不具有方 向性，因此分子晶体有分子密堆积特征，即通常每个分子 周围有12个紧邻的分子。 例如：干冰晶体 干冰结构模型每个分子周围有12个紧邻的分子 a.干冰在常压下极易升华 b.干冰中的CO 2 分子间只存在范德华力而不存在氢键， 一个CO 2 分子周围等距紧邻的CO 2 分子有12个。 ③若分子间含有其它作用力，如氢键，则每个分子周围紧 邻的分子数要少于12个。 例如：冰 冰的结构模型每个水分子周围只有4个紧邻的分子 a.冰晶体中水分子间的主要作用力是氢键，当然也存在 范德华力。 从本质上揭示 分子内部的结 构。 使用模型、图 片，增强学生 的观察力。 借助图片的观 察，增强学生 的总结归纳能 力。

教学过程 b.氢键有方向性，它的存在迫使在四面体中心的每个水 分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子互相吸引。 3．分子晶体种类： (1)所有非金属氢化物，如：H2O、H2S等。 (2)部分非金属单质，如：白磷(P4)、卤素(X2)等。 (3)部分非金属氧化物，如：CO2、SO2等。 (4)几乎所有的酸，如：HNO3、H2SO4等。 (5)绝大多数有机物的晶体，如：乙酸、苯等。 4．分子晶体的物理性质及熔沸点变化规律： (1)因为分子晶体是通过分子间作用力结合构成的，分子 间作用力较弱，故分子晶体的熔、沸点较低，硬度较小。 (2) 熔沸点变化规律： ①对组成和结构相似、晶体中不含氢键的物质来说，随 着相对分子质量的增大，分子间作用力增强，熔沸点升高。 如：卤素单质，四卤化碳，稀有气体等。 ②有机物中，同分异构体支链数越多，熔沸点越低。 ③如果分子间存在氢键，则其沸点要高于组成和结构相 似的没有氢键的分子晶体，如沸点：H 2 O>H 2 S;HF>HCl;NH 3 >PH 3 二．原子晶体： 1．概念： 相邻原子间以共价键相互结合形成的具有三维的共价键网 状结构的晶体，叫原子晶体，又叫共价晶体。 2．结构特点： (1)原子晶体的基本粒子：原子。 (2)形成原子晶体的作用力：共价键。 3．典型的原子晶体： (1)金刚石： ①在晶体中每个碳原子以 四个共价键与相邻的4 个碳原子相结合。金刚石的晶体结构模型 按类别总结， 便于学生记 忆。 由物质的本质 （结构）决定 物质的特征 （现象），增强 学生辩证唯物 主义观念。 从本质上定 义，便于学生 今后判断。 利用图形和模 具直观教学，

高考第一轮复习——分子晶体和原子晶体 (习题+解析)

1. 下列属于分子晶体的一组物质是 A. CaO、NO、CO B. CCl4、H2O2、He C. CO2、SO2、NaCl D. CH4、O2、Na2O 2. 下列性质符合分子晶体的是 A. 熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电 B. 熔点是10.31°，液体不导电，水溶液能导电 C. 熔点97.81℃，质软，能导电，密度是0.97g/cm3 D. 熔点，熔化时能导电，水溶液也能导电 3. 下列说法正确的是 A. 离子化合物中可能含有共价键 B. 分子晶体中的分子内不含有共价键 C. 分子晶体中一定有非极性共价键 D. 分子晶体中分子一定紧密堆积 4. 干冰汽化时，下列所述内容发生变化的是 A. 分子内共价键 B. 分子间作用力 C. 分子间距离 D. 分子间的氢键 5. 在金刚石的网状结构中，含有共价键形成的碳原子环，其中最小的环上，碳原子数是 A. 2个 B. 3个 C. 4个 D. 6个 6. 在x mol石英晶体中，含有的Si-O键数是 A. x mol B. 2x mol C. 3 x mol D. 4x mol 7. 石墨晶体是层状结构，在每一层内；每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是 A. 10个 B. 18个 C. 24个 D. 14个 8. 石英玻璃是将纯石英在1600℃高温下熔化，冷却后形成的玻璃体。关于石英玻璃的结构和性质的叙述中正确的是 A. 石英玻璃属于原子晶体 B. 石英玻璃耐高温且能抵抗一切酸的腐蚀 C. 石英玻璃的结构类似于液体 D. 石英玻璃能经受高温剧变且能抗碱的腐蚀 9. 已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法错误的是 A. 该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固 B. 该晶体中每个碳原子连接4个氮原子、每个氮原子连接3个碳原子 C. 该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构 D. 该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构 10. 碳化硅（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石②晶体硅③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是 A. ①③② B. ②③① C. ③①② D. ②①③

怎样区分 金属晶体 分子晶体 原子晶体 离子晶体

怎样区分金属晶体分子晶体原子晶体离子晶体？怎么判断各晶体的熔沸点 大小？越详细越好谢谢~ 最好有同是高三的同学加我一起学习 由金属键形成的单质晶体。金属单质及一些金属合金都属于金属晶体，例如镁、铝、铁和铜等。金属晶体中存在金属离子(或金属原子)和自由电子，金属离子(或金属原子)总是紧密地堆积在一起，金属离子和自由电子之间存在较强烈的金属键，自由电子在整个晶体中自由运动，金属具有共同的特性，如金属有光泽、不透明，是热和电的良导体，有良好的延展性和机械强度。大多数金属具有较高的熔点和硬度，金属晶体中，金属离子排列越紧密，金属离子的半径越小、离子电荷越高，金属键越强，金属的熔、沸点越高。例如周期系IA族金属由上而下，随着金属离子半径的增大，熔、沸点递减。第三周期金属按Na、Mg、Al顺序，熔沸点递增。 根据中学阶段所学的知识。金属晶体都是金属单质，构成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子（也就是金属的价电子）。 冰(H2O)分子晶体棍球模型 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[1]”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。 分子晶体熔沸点高低规律 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>I2 > Br2 > Cl2>F2 。

怎样区分分子晶体与原子晶体

怎样区分分子晶体与原子 晶体 Prepared on 22 November 2020

分子晶体与原子晶体 1 原子晶体:相邻原子之间通过强烈的共价键结合而成的空间网状结构的晶体叫做原子晶体。 （1）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。（但碳元素的另一单质石墨不是原子晶体，石墨晶体是层状结构，以一个碳原子为中心，通过共价键连接3个碳原子，形成网状六边形，属过渡型晶体。）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。 （2）一般键长越短，熔沸点越高。例如：金刚石（C—C）> 二氧化硅（Si—O）> 碳化硅（Si—C） > 晶体硅（Si—Si） 2分子间通过分子间作用力(包括范德华力和氢键)构成的晶体。 （1）典型的分子晶体 ①所有非金属氢化物 ②大部分非金属单质，如：稀有气体、卤素(X2)、氧气、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等 ③部分非金属氧化物，如：CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等 ④几乎所有的酸 ⑤绝大多数有机化合物，如：苯、乙酸、乙醇、葡萄糖等 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 （2）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、，硬度小、易挥发，许多物质在常温下呈气态或液态，例如、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。在固态和熔融状态时都不导电。

分子晶体与原子晶体练习新人教版选修

1.下列各组物质各自形成晶体,均属于分子晶体的化合物是( ) 、HD、C8H10 、CO2、H2SO4 、SO3、C60 、Na2S、H2O2 解析:A项,HD是单质,不是化合物;C项,C60是单质,不是化合物;D项,Na2S是盐,无分子存在,不是分子晶体。 答案:B 熔点较低,易升华,溶于醇和醚,其化学性质与AlCl3相似。由此可推测BeCl2( ) A.熔融态不导电 B.水溶液呈中性 C.熔点比BeBr2高 D.不与NaOH溶液反应 解析:根据题目提供的信息“BeCl2熔点较低,易升华,溶于醇和醚”,可知BeCl2形成的晶体属于分子晶体,分子晶体是由分子构成的晶体,故熔融状态下不导电,A项正确;根据题目提供的信息“BeCl2化学性质与AlCl3相似”,由于AlCl3溶液中的Al3+能发生水解[Al3++3H2OAl(OH)3+3H+]使溶液显酸性,所以BeCl2水溶液显酸性,B项错误;BeCl2和BeBr2形成的晶体都是分子晶体,且二者结构相似,故随着相对分子质量的增大,熔沸点也逐渐增大,C项错误;由“AlCl3能与NaOH反应”可知BeCl2也能与NaOH反应,D项错误。 答案:A 3.水的沸点是100 ℃,硫化氢的分子结构跟水相似,但它的沸点却很低,是-60.7 ℃,引起这种差异的主要原因是( ) A.范德华力 B.共价键 C.氢键 D.相对分子质量 解析:水分子之间存在氢键,氢键是一种较强的分子间作用力,氢键的存在使水的沸点比硫化氢的高。 答案:C 4.短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的位置如表所示,其中X元素的原子内层电子数是最外层电子数的一半,则下列说法中正确的是( A.钠与W可能形成Na2W2化合物 B.由Z与Y组成的物质在熔融时能导电 得电子能力比Q强 有多种同素异形体,而Y不存在同素异形体 解析:由题意知,X、Y属于第二周期元素,Z、W、Q为第三周期元素。X为碳元素,Y为氧元素,Z为硅元素,W为硫元素,Q为氯元素。 A项,钠与硫可形成Na2S2。B项,Z与Y形成SiO2,SiO2为共价化合物,熔融时不导电。C项,硫的非金属性比氯的非金属性弱,故得电子能力差。D项,碳可形成同素异形体,如金刚石、石墨等;氧可形成同素异形体,如O2、O3。 答案:A 5.下列关于原子晶体、分子晶体的叙述中,正确的是( ) A.在SiO2晶体中,1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键

怎样区分分子晶体与原子晶体

怎样区分分子晶体与原 子晶体 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

分子晶体与原子晶体 1 原子晶体:相邻原子之间通过强烈的共价键结合而成的空间网状结构的晶体叫做原子晶体。 （1）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。（但碳元素的另一单质石墨不是原子晶体，石墨晶体是层状结构，以一个碳原子为中心，通过共价键连接3个碳原子，形成网状六边形，属过渡型晶体。）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。 （2）一般键长越短，熔沸点越高。例如：金刚石（C—C）> 二氧化硅（Si—O）> 碳化硅（Si—C） > 晶体硅（Si—Si） 2分子间通过分子间作用力(包括范德华力和氢键)构成的晶体。 （1）典型的分子晶体 ①所有非金属氢化物 ②大部分非金属单质，如：稀有气体、卤素(X2)、氧气、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等 ③部分非金属氧化物，如：CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等 ④几乎所有的酸 ⑤绝大多数有机化合物，如：苯、乙酸、乙醇、葡萄糖等 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 （2）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、，硬度小、易挥发，许多物质在常温下呈气态或液态，例如、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。在固态和熔融状态时都不导电。

复习总结-离子晶体、分子晶体和原子晶体

复习总结－离子晶体、分子晶体和原子晶体 在学习中要加强对化学键中的非极性键、极性键、离子键、晶体类型及结构的认识与理解；在掌握微粒半径递变规律的基础上，分析离子晶体、原子晶体、分子晶体的熔点、沸点等物理性质的变化规律；并在认识晶体的空间结构的过程中，培养空间想象能力及思维的严密性和抽象性。 同时，关于晶体空间结构的问题，很容易与数学等学科知识结合起来，在综合题的命题方法具有广阔的空间，因此，一定要把握基础、领会实质，建立同类题的解题策略和相应的思维模式。 一、晶体 固体可以分为两种存在形式：晶体和非晶体。晶体的分布非常广泛，自然界的固体物质中，绝大多数是晶体。气体、液体和非晶体在一定条件下也可转变为晶体。 晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体。晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列，从而使晶体内部各个部分的宏观性质是相同的，而且具有固定的熔点和规则的几何外形。

NaCl晶体结构

食盐晶体 C60分子

二、晶体结构 1．几种晶体的结构、性质比较 2．几种典型的晶体结构： （1）NaCl晶体（如图1）：每个Na+周围有6个Cl-，每个Cl-周围有6个Na+，离子个数比为1：1。 （2）CsCl晶体（如图2）：每个Cl-周围有8个Cs+，每个Cs+周围有8个Cl-；距离Cs+最近的且距离相等的Cs+有6个，距离每个Cl-最近的且距离相等的Cl-也有6个，Cs+和Cl-的个数比为1：1。 （3）金刚石（如图3）：每个碳原子都被相邻的四个碳原子包围，以共价键结合成为正四面体结构并向空间发展，键角都是109o28'，最小的碳环上有六个碳原子。

分子晶体和原子晶体-教案

第二节分子晶体和原子晶体学案（第一课时） 一、分子晶体 （一）、概念：分子间以分子间作用力相结合的晶体叫分子晶体。注意：（1 ）构成分子晶体的粒子是分子。 （2）在分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合，而相邻分子靠分子间作用力（范德华力）相互吸引。 （3）范德华力会影响化学键的作用: （4 ）分子晶体熔化破坏的是分子间作用力。 （二）?分子晶体的物理特性： （1）不高的熔点和沸点，（2）较小的硬度，易挥发，易升华 （3）—般都是液体，固体和熔融状态都不能导电。 （4）分子晶体的溶解性与溶质和溶剂的分子的极性和非极性相关――相似相容思考：1、为什么分子晶体熔沸点低、易挥发、易升华、硬度小？ 原因：分子晶体发生这些变化时条件只破坏分子间作用力，分子间作用力很弱，克服它时需要的能量小。所以分子 晶体熔沸点低、易挥发、易升华、硬度小。 2、为什么分子晶体在晶体和熔融状态均不导电？ 它们在晶体和熔融状态均不存在自由离子。部分分子晶体溶于水在水分子作用下 发生电离导电，如HCI,H2SO4 ;有些溶于水与水反应生成酸而导电，SO3,SO2。 （三）典型的分子晶体： 1氢化物:H2O，H2S，NH3, CH4，HX 2?酸：H2SO4, HNO3，H3PO4 3.单质：X2，O2，H2，S8，P4，C60 4?氧化物:CO2，SO2，NO2，P4O6, P4O10 5有机物:乙醇，冰醋酸，蔗糖 绝大多数全部由分子间作用力形成的非金属单质和共价化合物都形成分子晶体，只有很少的 一部分 全部由共价键形成的非金属固体单质和氧化物形成原子晶体（如金刚石，晶体硅，SiO2,碳化 硅，晶体硼等。） （四）分子晶体结构特征 1. 如果分子间作用力只有范德华力，若以一个分子为中心，其周围通常可以有12个紧邻的分 子――分子密堆积 每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰、12、O2 分子间存在其他作用力的分子晶体一一不具有分子密堆积特征 女口：HF、冰、NH3 冰中1个水分子周围有4个水分子，1mol冰周围有4 mol氢键。

高中化学 第三章 第二节 分子晶体与原子晶体 第2课时 原子晶体教案 新人教版选修3

第2课时原子晶体 [核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：能辨识常见的原子晶体，并能从微观角度分析原子晶体中各构成微粒之间的作用对原子晶体物理性质的影响。2.证据推理与模型认知：能利用原子晶体的通性推断常见的原子晶体，理解原子晶体中微粒的堆积模型，并能利用均摊法对晶胞进行分析。 一、原子晶体及其结构特点 1．概念 相邻原子间以共价键相结合形成三维的共价键网状结构的晶体叫原子晶体。又叫共价晶体。2．构成微粒及微粒间作用 3．常见原子晶体及物质类别 (1)某些单质：如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。 (2)某些非金属化合物：如金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。 (3)极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)等。 4．两种典型原子晶体的组成与结构 (1)金刚石 金刚石晶体中，每个碳原子均以4个共价键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成C—C—C 夹角为109°28′的正四面体结构(即金刚石中的碳采取sp3杂化轨道形成共价键)，整块金刚石晶体就是以共价键相连的空间网状结构。其中最小的环是六元环。 (2)二氧化硅 二氧化硅晶体中，每个硅原子均以4个共价键对称地与相邻的4个氧原子相结合，每个氧原子与2个硅原子相结合，向空间扩展，形成空间网状结构。晶体结构中最小的环上有6个硅原子和6个氧原子，硅、氧原子个数比为1∶2。

(1)原子晶体中不存在单个的分子，其化学式不是分子式，仅表示该物质中原子个数比。 (2)由原子构成的晶体不一定是原子晶体，如稀有气体分子构成的晶体属于分子晶体。 (3)原子晶体中一定存在共价键，而物质中存在共价键的晶体不一定是原子晶体，如干冰中碳原子与氧原子之间存在共价键，但干冰是分子晶体。 例1(2019·长沙高二检测)下列物质的晶体直接由原子构成的一组是( ) ①CO2②Si O2③晶体Si ④白磷⑤氨基乙酸⑥固态He A．①②③④⑤⑥B．②③④⑥ C．②③⑥D．①②⑤⑥ 【考点】原子晶体的判断 【题点】由物质类别判断 答案 C 解析CO2、白磷、氨基乙酸、固态He是分子晶体，其晶体由分子构成，稀有气体He由单原子分子构成；SiO2、晶体Si属于原子晶体，其晶体直接由原子构成。 例2最近科学家成功研制成了一种新型的碳氧化物，该化合物晶体与SiO2的晶体的结构相似，晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的空间网状结构。下列对该晶体的叙述错误的是( ) A．该晶体是原子晶体 B．该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2 C．该晶体中碳原子数与C—O键数之比为1∶2 D．该晶体中最小的环由12个原子构成 【考点】原子晶体的组成与结构 【题点】原子晶体组成与结构的分析 答案 C 解析该化合物晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的空间网状结构，则该化合物晶体中不存在分子，属于原子晶体，A项正确；晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合，所以碳、氧原子个数比为1∶2，B项正确；该晶体中每个碳原子形成4个C—O共价键，所以C原子与C—O 键数目之比为1∶4，C项错误；该晶体中最小的环由6个碳原子和6个氧原子构成，D项正确。

高二化学分子晶体和原子晶体知识点梳理

高二化学分子晶体和原子晶体知识点梳理 (一)分子晶体： 构成晶体的微粒间通过分子间作用力相互作用所形成的晶体，称为分子晶体。分子晶体中存在的微粒是分子，不存在离子。较典型的分子晶体有非金属氢化物，部分非金属单质，部分非金属氧化物，几乎所有的酸，绝大多数有机物的晶体等。 分子晶体中存在的相互作用力主要是分子间作用力，它是分子间存在着一种把分子聚集在一起的作用力，叫做分子间作用力，也叫范?曰?力。分子间作用力只影响物质的熔沸点、硬度、密度等物理性质，分子晶体一般都是绝缘体，熔融状态不导电。 对于某些含有电负性很大的元素的原子和氢原子的分子，分子间还可以通过氢键相互作用。氢键的形成条件：它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力形成，(它不属于化学键)一般表示为X?DH…Y。这种静电吸引作用就是氢键。氢键同样只影响物质的熔沸点和密度，对物质的化学性质没有影响 分子晶体的结构特征： 没有氢键的分子密堆积排列，如CO2等分子晶体，分子间的作用力主要是分子间作用力，以一个分子为中心，每个分子周围有12个紧邻的分子存在。 还有一类分子晶体，其结构中不仅存在分子间作用力，同时还存在氢键，如：冰。此时，水分子间的主要作用力是氢键，每个水分子周围只有4个水分子与之相邻。称为非密堆积结构。 说明： 1、分子晶体的构成微粒是分子，分子中各原子一般以共价键相结合。因此，大多数共价化合物所形成的晶体为分子晶体。如：部分非金属单质、非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸以及绝大多数的有机物等都属于分子晶体。

但并不是所有的分子晶体中都存在共价键，如：由单原子构成的稀有气体分子中就不存在化学键。也不是共价化合物都是分子晶体，如二氧化硅等物质属于原子晶体。 2、由于构成晶体的微粒是分子，因此分子晶体的化学式可以表示其分子式，即只有分子晶体才存在分子式。 3、分子晶体的微粒间以分子间作用力或氢键相结合，因此，分子晶体具有熔沸点低、硬度密度小，较易熔化和挥发等物理性质。 4、影响分子间作用力的大小的因素有分子的极性和相对分子质量的大小。一般而言，分子的极性越大、相对分子质量越大，分子间作用力越强。 5、分子晶体的熔沸点的高低与分子的结构有关：在同样不存在氢键时，组成与结构相似的分子晶体，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，分子晶体的熔沸点增大;对于分子中存在氢键的分子晶体，其熔沸点一般比没有氢键的分子晶体的熔沸点高，存在分子间氢键的分子晶体的熔沸点比存在分子内氢键的分子晶体的熔沸点高。 6、分子晶体的溶解性与溶剂和溶质的极性有关：一般情况下，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂?D?D这就是相似相溶原理。 (二)原子晶体： 相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体称为原子晶体。构成原子晶体的微粒是原子，微粒间的相互作用力是共价键，由于共价键的键能比分子间作用力要大得多，因此原子晶体具有很高的熔沸点和硬度，一般不导电(硅属于半导体材料)，一般不溶于溶剂等性质。 常见的原子晶体有：金刚石、晶体硅、二氧化硅和碳化硅等。 2、原子晶体中原子间以共价键相互连接，但并不是存在共价键的晶体就是原子晶体。如：水、干冰等晶体都存在共价键，但它们属于分子晶体。

第二节分子晶体与原子晶体

第二节分子晶体与原子晶体

① C 60 ②干冰：CO 2 的晶体。分子间存在范德华力，熔点低，易升华，制冷剂。〔2〕冰的晶体：氢键型晶体、每个水分子周围只有4个紧邻的水分子、正四面体形。特点：4℃密度最大。 教学过程 教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动 [引入]咱们在第二章中已学过分子间作用力，在必修中也学过离子键和共价键，有谁总结一下微粒间的作用力有哪些？〔讨论〕 [师生共同总结]微粒间作用： 微粒为分子：分子间作用力〔或范德华力〕或氢键； 微粒为原子：极性共价键或非极性共价键； 微粒为离子：离子键。 [过渡]今天我们开始研究晶体中微粒间的作用力。 [板书]第二节分子晶体与原子晶体 一、分子晶体 [讲]只含分子的晶体称为分子晶体。如碘晶体只含I2分子，属于分子晶体。在分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合，而相邻分子靠分子间作用力相互吸引。 [板书]1、分子晶体： (1) 定义:由分子构成。相邻分子靠分子间作用力相互吸引。 (2) 构成微粒：分子 ［讲］稀有气体为单原子分子。也是分子晶体 [板书](3) 微粒间的作用 ［讲］分子间作用力，部分晶体中存在氢键。分子晶体采纳密堆积。[设咨询]依照分子间作用力较弱的特点判定分子晶体的特性有哪些？参照表3-2。 ［投影］ ［讲］分子间作用力的大小决定了晶体的物理性质。分子晶体要熔化、要汽化都要克服分子间的作用力。分子的相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔沸点越高，硬度越大。比如氧气分子间作用力比氮气分子间作用力大，氧气沸点比氮气沸点高。工业上制氧气，确实是先把空气液化，然后使液态空气蒸发，氮气第一从液态空气中蒸

高中化学备课参考 分子晶体与原子晶体

第2节分子晶体与原子晶体 一、分子晶体 1、定义：分子间以分子间作用力相结合的晶体叫做分子晶体 2、较典型的分子晶体有非金属氢化物，部分非金属单质，部分非金属氧化物，几乎所有的酸，绝大多数有机物的晶体。 3、粒子间的作用：分子间作用力和氢键 4．分子晶体的物理特性：熔沸点较低、易升华、硬度小。固态和熔融状态下都不导电。 二、原子晶体 1．原子晶体：相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。 2．构成粒子：原子； 3．粒子间的作用：共价键； 4．原子晶体的物理性质：熔、沸点高，硬度大；不溶于一般的溶剂。 归纳：晶体熔沸点的高低比较 ①对于分子晶体，一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔沸点也越高。 ②对于原子晶体，一般来说，原子间键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高，硬度越大。 【例题1】已知BBr3的熔点是－46℃，KBr的熔点是734℃，试估计它们各属于哪一类晶体。【解答】BBr3是由非金属元素组成的，属于共价化合物，由于BBr3的熔点为－46℃，熔点很低，所以BBr3在固态时是以分子间作用力而形成的晶体。KBr是由活泼金属和活泼非金属元素组成的化合物，熔点相对较高，所以KBr属于离子晶体。 【答案】BBr3是分子晶体，KBr是离子晶体。 【例题2】碳化硅的一种晶体（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列三种晶体：①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中，它们的熔点由高到低的顺序是 A．①③②B．②③①C．③①②D．②①③

分析：在原子晶体中，原子半径越小、键长越短、键能越大，熔、沸点越高。题目中所给的信息是有关SiC的结构知识，通过加工信息，并比较碳原子和硅原子的半径，应得出Si－Si键的键长比Si－C键的键长长，Si－C键比C－C键的键长长，所以键能由高到低的顺序应该是：C－C键>C－Si键>Si－Si键，由此可推出熔点由高到低的顺序是：①③②例1．共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是( ) A.干冰 B.氯化钠 C.氢氧化钠 D.碘 解析：干冰是分子晶体，分于内存在共价键，分子间存在范德华力。NaCl是离子晶体只存在离子键。NaOH是离子晶体，不仅存在离子键，还存在H—O间共价键。碘也是分子晶体，分子内存在共价键，分子间存在分子间作用力。 答案：B 【例题3】单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据 金刚石晶体硅晶体硼 熔点>3823 1683 2573 沸点5100 2628 2823 硬度10 7.0 9.5 ①晶体硼的晶体类型属于晶体，理由是。 已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由 个硼原子构成。其中B—B键的键角为。 [解析]①原子，理由：晶体的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间，而金刚石和晶体Si均为原予晶体，B与C相邻与Si处于对角线处，亦为原于晶体。 ②每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5，每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20个这样的角形，因此，晶体B中这样的顶点(B原子)有3/5×20=12个。又因晶体B中的三角形面为正三角形，所以键角为60° 〔例3〕石墨的片层结构如右图1所示：试回答： （1）片层中平均每个六元环含碳原子数为个。 （2）在片层结构中，碳原子数、C—C键数、六元环数之比 为