
【化】 molecular crystal; molecular crystals; van der Waals crystals
分子晶体(Molecular Crystal)是由中性分子通过分子间作用力(如范德华力、氢键等)有序排列形成的固态物质结构。其构成单元为极性或非极性分子,例如固态二氧化碳(干冰)、碘晶体(I₂)和冰(H₂O)均属于典型分子晶体。这类晶体通常具有低熔点、低硬度、易升华等特性,且多数不导电,但在极性分子晶体中可能因电离产生微弱导电性。
从能量角度来看,分子晶体的稳定性主要依赖分子间作用力,其晶格能公式可表示为: $$ Delta H_{text{sublimation}} = frac{C}{r^n} $$ 其中C为比例常数,r为分子间距,n取值通常在6-12之间,具体取决于作用力类型。根据剑桥大学化学系《固态化学导论》的论述,分子晶体结构可通过X射线衍射分析其分子堆积方式,如六方密堆积或面心立方排列。
国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)将分子晶体定义为“由离散分子通过非共价相互作用形成的周期性阵列”,这一概念与离子晶体、原子晶体形成本质区别(来源:IUPAC Gold Book)。美国化学会《物理化学杂志》的多篇研究指出,分子晶体在制药工业中具有重要应用价值,例如药物多晶型现象直接影响生物利用度(来源:ACS Publications)。
分子晶体是由分子通过分子间作用力(如范德华力、氢键等)结合而成的晶体。以下是其核心特点的详细解释:
组成与结构
分子晶体的基本结构单元是分子(极性或非极性),分子间通过较弱的相互作用力排列成有序结构。例如,干冰(固态CO₂)中CO₂分子通过范德华力形成晶体,冰(H₂O)中水分子通过氢键连接。
物理性质
常见物质
典型的分子晶体包括:
与其他晶体的区别
与原子晶体(如金刚石,靠共价键)、离子晶体(如NaCl,靠离子键)相比,分子晶体作用力最弱,因此物理性质差异显著。
分子晶体的特性由其分子间作用力决定,广泛存在于非金属单质、有机物及气体中,是理解物质相变和物理性质的重要基础。
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