氧气分子晶体的结构

实验目的

认识固态氧是分子晶体,说明其熔沸点较低的原因。

实验原理

固态氧由O₂分子构成,属于分子晶体。O₂分子内两个O原子以共价键(O=O)结合,分子之间靠较弱的分子间作用力(范德华力)结合。熔化或汽化只需克服分子间作用力,所以熔沸点很低:常压下沸点约-183 ℃,熔点约-218 ℃。

实验器材

• 固态氧三维结构模型
• O₂分子
• O原子
• 分子间作用力(观察对象)

实验步骤

1. 旋转模型,观察O₂分子在空间中的排列。
2. 放大单个O₂分子,确认由两个O原子构成。
3. 比较分子内部O原子间距离与分子之间的距离。
4. 思考分子内和分子间的作用力各是什么。
5. 与干冰等分子晶体比较,归纳分子晶体的共同点。

实验现象与结论

模型中O₂分子是独立单元,分子内原子靠得很近,分子之间距离较大。结论:固态氧是分子晶体,晶体中存在共价键(分子内)和分子间作用力(分子间),后者决定其熔沸点很低。

注意事项

• 液态氧和固态氧是强氧化剂,遇可燃物有危险,实物实验须由专业人员操作。

常见问题

氧气形成的晶体属于哪种类型?

属于分子晶体。晶体由O₂分子构成,分子间靠分子间作用力结合。

熔化固态氧时破坏的是O=O键吗?

不是。熔化只需克服分子间作用力,O₂分子内的共价键并没有断裂。