
【化】 molecular crystal; molecular crystals; van der Waals crystals
分子晶體(Molecular Crystal)是由中性分子通過分子間作用力(如範德華力、氫鍵等)有序排列形成的固态物質結構。其構成單元為極性或非極性分子,例如固态二氧化碳(幹冰)、碘晶體(I₂)和冰(H₂O)均屬于典型分子晶體。這類晶體通常具有低熔點、低硬度、易升華等特性,且多數不導電,但在極性分子晶體中可能因電離産生微弱導電性。
從能量角度來看,分子晶體的穩定性主要依賴分子間作用力,其晶格能公式可表示為: $$ Delta H_{text{sublimation}} = frac{C}{r^n} $$ 其中C為比例常數,r為分子間距,n取值通常在6-12之間,具體取決于作用力類型。根據劍橋大學化學系《固态化學導論》的論述,分子晶體結構可通過X射線衍射分析其分子堆積方式,如六方密堆積或面心立方排列。
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将分子晶體定義為“由離散分子通過非共價相互作用形成的周期性陣列”,這一概念與離子晶體、原子晶體形成本質區别(來源:IUPAC Gold Book)。美國化學會《物理化學雜志》的多篇研究指出,分子晶體在制藥工業中具有重要應用價值,例如藥物多晶型現象直接影響生物利用度(來源:ACS Publications)。
分子晶體是由分子通過分子間作用力(如範德華力、氫鍵等)結合而成的晶體。以下是其核心特點的詳細解釋:
組成與結構
分子晶體的基本結構單元是分子(極性或非極性),分子間通過較弱的相互作用力排列成有序結構。例如,幹冰(固态CO₂)中CO₂分子通過範德華力形成晶體,冰(H₂O)中水分子通過氫鍵連接。
物理性質
常見物質
典型的分子晶體包括:
與其他晶體的區别
與原子晶體(如金剛石,靠共價鍵)、離子晶體(如NaCl,靠離子鍵)相比,分子晶體作用力最弱,因此物理性質差異顯著。
分子晶體的特性由其分子間作用力決定,廣泛存在于非金屬單質、有機物及氣體中,是理解物質相變和物理性質的重要基礎。
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