高二化学分子晶体与原子晶体2.ppt

第二节第二节 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体(2)(2)原子晶体原子晶体二原子晶体（共价晶体）二原子晶体（共价晶体） 构成晶体的粒子是原子，所有的构成晶体的粒子是原子，所有的相邻原子间都以共价键相结合而形成相邻原子间都以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。空间立体网状结构的晶体。1. 1. 概念：概念：观察观察思考思考 对比分子晶体和原子晶体的数据，原子对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？晶体有何物理特性？2. 原子晶体的物理特性原子晶体的物理特性（1）熔点和沸点高；）熔点和沸点高；（2）硬度大；）硬度大；（3）一般不导电；）一般不导电；（4）且难溶于一些常见的溶剂。）且难溶于一些常见的溶剂。 在原子晶体中，由于原子间以较强的在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体有特殊的物理性质。构，所以原子晶体有特殊的物理性质。【思考】（1）原子晶体的化学式是否可以代表其分子式，为什么？（2）为什么金刚石的熔沸点很高、硬度很大？【归纳】晶体熔沸点的高低比较对于分子晶体，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。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。3. 3. 常见的原子晶体常见的原子晶体（1 1）某些非金属单质：）某些非金属单质： 金刚石（金刚石（C C）、晶体硅）、晶体硅(Si)(Si)、晶体硼（、晶体硼（B B）、晶体）、晶体锗锗(Ge(Ge) )等等（2 2）某些非金属化合物：）某些非金属化合物： 碳化硅（碳化硅（SiCSiC）晶体、氮化硼（）晶体、氮化硼（BNBN）晶体）晶体（3 3）某些氧化物：）某些氧化物： 二氧化硅（二氧化硅（ SiOSiO）晶体、）晶体、 -Al-Al2 2O O3 310928 共价键金刚石的晶体结构示意图金刚石的晶体结构示意图【合作探究】（1）在金刚石晶体中,每个C与多少个C成键？形成怎样的空间结构？最小碳环由多少个石中,含CC原子组成？它们是否在同一平面内？（2）在金刚石晶体中，C原子个数与CC键数之比为多少？（3）12克金刚C键数为多少NA？典型的原子晶体典型的原子晶体金刚石的结构特征：金刚石的结构特征：在金刚石晶体里在金刚石晶体里 每个每个碳原子都采取碳原子都采取SP3杂化，被相邻的杂化，被相邻的4个碳原子包围，以个碳原子包围，以共价键跟共价键跟4个碳原子结合，形成个碳原子结合，形成正四面体正四面体，被包围的碳原子处于正，被包围的碳原子处于正四面体的四面体的中心中心。这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网空间网状状晶体。晶体。金刚石晶体中所有的金刚石晶体中所有的CC键键长相等，键角相等键键长相等，键角相等（10928）；）；晶体中晶体中最小最小的碳环由的碳环由6个碳组成，且个碳组成，且不不在同一平面内；在同一平面内；晶体中每个晶体中每个C参与了参与了4条条CC键的形成，而在每条键中的贡献只键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故有一半，故C原子与原子与CC键数之比为：键数之比为：1 ：（4 x ）= 1：2 CO2和和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。晶体是否属于分子晶体。 碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体晶体的熔沸点很高？的熔沸点很高？18010928SiO共价键共价键二氧化硅晶体结构示意图二氧化硅晶体结构示意图SiO2的结构特征：的结构特征：在在SiO2晶体中晶体中 1个个Si原子和原子和4个个O原子形成原子形成4个共价键，每个个共价键，每个Si原子周围结合原子周围结合4个个O原子；同时，每个原子；同时，每个O原子跟原子跟2个个Si原子相结合。实际上，原子相结合。实际上，SiO2晶体是由晶体是由Si原子和原子和O原子按原子按1：2的比例所组成的的比例所组成的立体网状立体网状的晶体。的晶体。最小最小的环是由的环是由6个个Si原子和原子和6个个O原子组成的原子组成的十二十二元环。元环。1mol SiO2中含中含4mol SiO键键 白球表示 硅原子 SiO2平面结构利用利用金刚石金刚石的结构来推断的结构来推断SiO2的空间结构的空间结构SiO2最小的环有几个原子组成？最小的环有几个原子组成？金刚石的结构12个（个（6个硅个硅 6个氧个氧） 常见的常见的 原子晶体原子晶体 化学式化学式 最小环最小环 是几元环是几元环 微粒数与其微粒数与其平均拥有的化平均拥有的化学键个数之比学键个数之比 金刚石金刚石 C：C-C = 晶体硅晶体硅 Si：Si-Si = 二氧化硅二氧化硅 Si：Si-O = 碳化硅碳化硅 C：C-Si =2C 1：2 Si 六元环六元环 1：2 SiO2 十二元环十二元环 1：4 SiC 六元环六元环 1：41、你可以从哪些角度判断一种晶体为原子晶体？、你可以从哪些角度判断一种晶体为原子晶体？【总结运用【总结运用】（1 1）熔点和沸点很高）熔点和沸点很高硬度很大硬度很大（3 3）一般不导电）一般不导电（4 4）且难溶于一些常见的溶剂）且难溶于一些常见的溶剂（1）构成晶体的微粒都是原子）构成晶体的微粒都是原子（2）微粒间的作用都是共价键）微粒间的作用都是共价键（3）都形成空间网状结构）都形成空间网状结构结构结构性质性质2、原子晶体、离子晶体和金属晶体三者相比，、原子晶体、离子晶体和金属晶体三者相比，一一般般来说，熔沸点最高的晶体是来说，熔沸点最高的晶体是_、硬度最、硬度最大的晶体是大的晶体是 _ , 固态不导电的固态不导电的 _熔融态不导电的是熔融态不导电的是 _原子晶体原子晶体原子晶体原子晶体离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体原子晶体原子晶体1、分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：、分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型： A、碳化铝，黄色晶体，熔点、碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态不，熔融态不 导电导电_； B、溴化铝，无色晶体，熔点、溴化铝，无色晶体，熔点98 ，熔融态不导，熔融态不导 电电_； C、五氟化钒，无色晶体，熔点、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶于乙，易溶于乙 醇、氯仿、丙酮中醇、氯仿、丙酮中_； D、物质、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导 电电_。原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体离子晶体离子晶体【拓展训练【拓展训练】 2、已知晶体硼的基本结、已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的构单元是由硼原子组成的正二十面体，如图所示：正二十面体，如图所示：其中有二十个等边三角形其中有二十个等边三角形的面和一定数目的顶点，的面和一定数目的顶点，每个顶点为一个硼原子，每个顶点为一个硼原子，试通过观察分析右图回答：试通过观察分析右图回答：此基本结构单元是由此基本结构单元是由_个硼原子构成，有个硼原子构成，有_个个B-B化学键，相邻化学键，相邻B-B键的键的键角为键角为_.123030600解释：结构相似的原子晶体，原子半径越解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大。碳、硅、锗原小，键长越短，键能越大。碳、硅、锗原子半径依次增大，键长依次增大，键的强子半径依次增大，键长依次增大，键的强度依次减弱。故它们熔点和硬度依次下降。度依次减弱。故它们熔点和硬度依次下降。即金刚石硅锗即金刚石硅锗学学 与与 问问1. 1. 怎样从原子结构角度理解金刚石、硅怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？和锗的熔点和硬度依次下降？2. “2. “具有共价键的晶体叫做原子晶体具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？这种说法对吗？为什么？分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较 晶体类型晶体类型分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体结结构构粒子间的作用力粒子间的作用力性性质质硬度硬度溶、沸点溶、沸点导电导电溶解性溶解性构成晶体粒子构成晶体粒子分子分子原子原子分子间作用力分子间作用力共价键共价键结构、性质结构、性质较小较小较大较大较低较低很高很高固态和熔融状固态和熔融状态都不导电态都不导电不导电不导电相似相溶相似相溶难溶于常见溶剂难溶于常见溶剂小结：小结：晶体类型晶体类型 原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体概念概念组成微粒组成微粒 作用力作用力熔沸点熔沸点硬度硬度溶解性溶解性导电性导电性相邻原子间以共价键相相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结结合而形成空间网状结构构分子间以分子间分子间以分子间作用力结合作用力结合原子原子分子分子共价键共价键分子间作用力分子间作用力很大很大较小较小很大很大较小较小不溶于任何溶剂不溶于任何溶剂部分溶于水部分溶于水不导电，个别为半导体不导电，个别为半导体固体和熔化状态固体和熔化状态都不导电，部分都不导电，部分溶于水导电溶于水导电石石墨墨晶晶体体结结构构知识拓展石墨知识拓展石墨