【高中化学】共价晶体 课件 高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

第三章 晶体结构与性质第二节 分子晶体与共价晶体第2课时 共价晶体【思考】物质熔点/沸点/CO2-56.2（在527kPa下测得）-78.5SiO21723 2230干冰SiO2CO2（干冰）和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断：SiO2是分子晶体吗？为什么熔点SiO2远高于CO2？一、共价晶体1.概念：所有原子都以共价键相互结合形成三维骨架结构（即立体网状结构）的晶体。共价晶体构成粒子 原子粒子间的作用力 共价键注意熔化时破坏的作用力：共价键 由原子构成的晶体不一定是共价晶体 具有共价键的晶体不一定是共价晶体无分子！2常见共价晶体及物质类别(1)某些单质：如金刚石、硅(Si)、锗(Ge)、硼(B)和灰锡(Sn)等。(2)某些非金属化合物：如二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)（俗名：金刚砂）、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。SiO二、典 型 共 价 晶 体(1)金刚石每个碳原子都采取_;sp3杂化所有的CC键长相等，键角相等，键角为_；10928晶体中最小的碳环由_个碳组成，且_同一平面内；6 不在晶体中每个C参与了条CC键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子与CC键数之比为；在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有个；441:2金刚石在金刚石晶胞中占有的碳原子数_;812g金刚石含有_个C原子，含有_个C-C键。NA每个碳原子可形成个六元环,每个C-C键可以形成个六元环;6122NA金刚石键长很短，熔点高，硬度最大。金刚石二、典型共价晶体(2)二氧化硅把金刚石晶体中的碳原子换为硅原子,每两个硅原子之间增加一个氧原子,即形成SiO2的晶体结构。在SiO2晶体中，每个硅原子形成个共价键；每个氧原子形成个共价键；在SiO2晶体中，每个硅原子采取sp3杂化与个氧原子结合；每个氧原子与个硅原子结合；在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是。单个的SiO2分子存在。在SiO2晶体中，最小环为元环。没有41：224212SiO二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性。SiO2有许多重要用途。是制造以下物质的原料。熔点很高共价晶体中原子间以较强的共价键相结合，使物质熔化要断裂共价键，需要很高的能量。硬度很大一般不导电，但晶体硅是半导体难溶于一般溶剂三、共价晶体的物理性质共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗熔点3550 3000 2700 1710 1410 1211硬度10 9.5 9.5 7 6.5 6.0共价晶体熔点和硬度的比较规律结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，对应共价晶体的熔沸点、硬度越大。思考1从原子结构的角度理解金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降。结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高，硬度越大，金刚石晶体硅晶体锗。思考2“具有共价键的晶体叫做共价晶体”，这种说法对吗？为什么？不对。CO2分子中有共价键，是分子晶体；只有相邻原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是原子晶体。【小结】1 不同类型晶体熔、沸点的高低比较共价晶体分子晶体2 共价晶体熔、沸点的高低比较共价键与分子间的作用力的强弱看共价键的键长、比键能、原子半径（一般来说，键长越短、键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。）3 分子晶体熔、沸点的高低比较范德华力和氢键小结2：分子晶体与原子晶体的比较晶体类型 原子晶体 分子晶体概 念组成微粒 粒子间作用力熔沸点硬 度溶解性导电性熔化时破坏的作用力相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构分子间以分子间作用力结合原子 分子共价键 分子间作用力很高 较低很大 较小不溶于任何溶剂 部分溶于水不导电，个别为半导体固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电一定破坏分子间作用力（有时还破坏氢键，特例：S8熔化还破坏共价键）破坏共价键(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断。构成共价晶体的微粒是原子,微粒间的作用力是共价键;构成分子晶体的微粒是分子或原子(稀有气体),微粒间的作用力是分子间作用力。(2)依据晶体的熔点判断。共价晶体的熔点高,常在1000以上;而分子晶体熔点低,常在数百摄氏度以下甚至更低。四、分子晶体和共价晶体的判断方法(3)还可以依据晶体的硬度与机械性能判断。共价晶体硬度大,分子晶体硬度小且较脆。(4)依据导电性判断。分子晶体为非导体,但部分溶于水后能导电;原子晶体多数为非导体,但晶体硅、锗是半导体。一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。知识拓展石墨石墨晶体结构知识拓展石墨石墨 1、石墨为什么很软？3、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔点很高。石墨为混合型晶体。2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？练习1.美国科学杂志曾报道：在40 GPa的高压下，用激光加热到1 800 K，人们成功制得了共价晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是A.该共价晶体中含有极性键B.该共价晶体易气化，可用作制冷材料C.该共价晶体有很高的熔、沸点D.该共价晶体的硬度大，可用作耐磨材料课后练习2.碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示，（1）金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为 _。（2）在石墨烯晶体中，每个 C原子连接 _个六元环，每个六元环占有 _个 C原子。（3）在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个 C原子连接 _个六元环。同分异构体3212(4)已知晶体硼的基本结构单元是由B原子构成的正二十面体(如上图所示)，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点各有一个B原子。通过观察图形及推算，可知此结构单元是由_个硼原子构成的，其中BB键间的键角是_(填角度)。1260在晶胞中，只有两种键的取向的碳原子。整个晶体就是这两种键取向的碳原子的重复叠加。每种会产生两种环，所以一共产生62=12种。金刚石的晶胞是8个在顶点6个在面心四个在内部怎么计算最近两碳原子距离呢？由于C的杂化是sp3，我们发现内部原子到顶点和面心的距离是完全相同的我们可以做如下处理将金刚石晶胞分为8个小晶胞【拓展】将大正方体等分成八个小正方体，内部四个原子距离各自顶点距离相等。很明显四个原子处于小晶胞什么位置？这8个体心又是经过体对角线的如果1mol 金刚石的质量为a g，密度为gcm3，请计算出每个碳原子的共价半径_（两个原子核之间距离的一半）（设碳原子为紧密堆积结构，见图）。(用含a，NA的式子表示。NA表示阿伏加德罗常数的值)