k高中化学选修三《原子晶体》PPT课件.ppt

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1、原子晶体原子晶体讨论讨论CO2和和SiO2的某些物理性质如下：的某些物理性质如下：CO2SiO2熔点熔点状态状态( (室温室温) )-56.2 1723 气态气态 固态固态SiO2晶体晶体干冰干冰分子密堆积、范德华力分子密堆积、范德华力空间网状、共价键空间网状、共价键1.概念：概念：2. 构成微粒：构成微粒：3. 作用力：作用力：原子晶体原子晶体原子间以共价键相结合而形成的原子间以共价键相结合而形成的空间立体网状结构的晶体。空间立体网状结构的晶体。原子原子共价键共价键原子晶体熔化破坏的是共价键。原子晶体熔化破坏的是共价键。一般的，原子间键长越短，键能越大，共价一般的，原子间键长越短，键能越大，

2、共价键越稳定，物质的熔沸点越高，硬度越大。键越稳定，物质的熔沸点越高，硬度越大。共价晶体共价晶体4.原子晶体的物理特性原子晶体的物理特性熔、沸点：熔、沸点：很高很高硬硬 度：度： 很大很大导电性：导电性：一般不导电一般不导电溶解性：溶解性：难溶于一些常见的溶剂难溶于一些常见的溶剂在原子晶体中，原子间以在原子晶体中，原子间以较强的共价键较强的共价键相相结合而且形成空间立体网状结构结合而且形成空间立体网状结构5.5.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）、）、 晶体锗晶体锗(G

3、e)(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、AlAl2 2O O3 3（天然）（天然）对比分子晶体和原子晶体的物理参数对比分子晶体和原子晶体的物理参数6.原子晶体的结构模型：原子晶体的结构模型：键角：键角： 109 28 键长：键长： 0.155nm金刚石金刚石碳原子采取碳原子采取SPSP3 3杂化，每杂化，每5 5个碳原子形成正四面体个碳原子形成正四面体金刚石晶胞金刚石晶胞讨论讨论在金刚石晶体中在金刚石晶体

4、中,每个每个C与与( )个个C成成键键 ,形成形成( )结构结构;最小碳环由最小碳环由( )个个C原子组成且原子组成且六原子六原子( )同一同一平面内平面内.在金刚石晶体中，在金刚石晶体中，C原子个数原子个数与与CC键数之比为键数之比为( )正四面体正四面体6不在不在41:2金刚石晶胞金刚石晶胞讨论讨论12克金刚石中克金刚石中,含含CC键数为键数为( ) NA每个每个C原子被原子被 个六元环共有？个六元环共有？每个每个CC键被键被（ ）个六元环共有。）个六元环共有。2126C42 2 =12晶体晶体SiSi晶体晶体SiOSiO2 2SiOSiO2 2晶胞晶胞在在SiO2晶体中，每个晶体中，每个

5、Si原子与原子与 4 个个O原子结合，原子结合，构成空间正四面体结构，构成空间正四面体结构，Si位于四面体中心，位于四面体中心，O 位位于四面体顶点；于四面体顶点； 在在SiO2晶体中，晶体中，Si原子与原子与O原原子个数比为子个数比为( )【讨论讨论】1:2晶体晶体SiOSiO2 2在在SiO2晶体中，最小晶体中，最小的环为的环为( )个个Si和和( )个个O组成的组成的( )环。环。6十二元十二元6晶体中的最小环为晶体中的最小环为十二元环，含有十二元环，含有 个个Si-OSi-O键；每个键；每个Si-OSi-O键被键被 个十二元环共有个十二元环共有. .126每个每个O O原子被原子被 个

6、十二元环共有个十二元环共有, ,每个每个SiSi原子被原子被 个十二元环共有个十二元环共有. .612晶体晶体SiOSiO2 2 因为因为COCO2 2是分子晶体，是分子晶体，SiOSiO2 2是原子晶体，是原子晶体，所以熔化时所以熔化时COCO2 2是破坏范德华力而是破坏范德华力而SiOSiO2 2是破坏是破坏化学键，所以化学键，所以SiOSiO2 2熔沸点高。熔沸点高。 而破坏而破坏COCO2 2分子，都是破坏共价键，而分子，都是破坏共价键，而C CO O键能键能Si-OSi-O键能，所以键能，所以COCO2 2分子更稳定。分子更稳定。为何为何CO2熔沸点低？而破坏熔沸点低？而破坏CO2分

7、子却比分子却比SiO2更难？更难？（4 4）依据硬度和机械性能判断：）依据硬度和机械性能判断： 原子晶体、分子晶体判断方法原子晶体、分子晶体判断方法（1 1）依据组成晶体的粒子和粒子）依据组成晶体的粒子和粒子 间的作用判断间的作用判断（2 2）记忆常见的、典型的原子晶体。）记忆常见的、典型的原子晶体。（3 3）依据晶体的熔点判断：）依据晶体的熔点判断： 一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁一种结晶形碳，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、成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密

8、块状。密度鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm32.25g/cm3，化学性质，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热不活泼。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，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。并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。 知识拓展石墨知识拓展石墨石墨石墨过渡（混合）晶体过渡（混合）晶体易导电？易导电？（1）石墨分层，层间为）石墨分层，层间为范德华力，层内范德华力，层内C原子通原子通过共价键结合。过共价键结合。（2）石墨晶体中最小环为六元环，键角）石墨晶体中最小环为六元环，键角120平均每个环中含有平均每

9、个环中含有2个个C原子，原子，3个个C-C键；键；各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。石墨属于混合型晶体石墨属于混合型晶体石墨中石墨中r（C-C）比金刚石中比金刚石中r（C-C）短短（大（大键）键） 熔点熔点（） 沸点沸点（）石墨石墨3652365248274827金刚石金刚石3550355048274827石墨 1 1、石墨为什么很软？、石墨为什么很软？ 2 2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，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。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（大存在很强的共价键（大键）键），故熔沸点，故熔沸点很高。很高。石墨为混合键型晶体石墨为混合键型晶体。例、如右图所示，例、如右图所示，在石墨晶体的层在石墨晶体的层状结构中，每一状结构中，每一个最小的碳环完个最小的碳环完全拥有碳原子数全拥有碳原子数为为_，每个，每个C完全拥有完全拥有CC数为数为_石墨中石墨中CC夹夹角为角为120， CC键长为键长为 1.421010 m层间距 3.35 1010 m232