第三单元共价键原子晶体 (3).ppt

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1、选修三 物质结构与性质3.2分子晶体与原子晶体课时2 原子晶体故城县 郑口中学 金芳彤微粒为分子：范德华力或氢键；微粒为分子：范德华力或氢键；微粒为原子：极性共价键或非极性共价键；微粒为原子：极性共价键或非极性共价键；微粒为离子：离子键。微粒为离子：离子键。微粒间作用微粒间作用思考与交流思考与交流石墨和金刚石同属于碳的单质，为什么在硬度上会石墨和金刚石同属于碳的单质，为什么在硬度上会相差如此之大？相差如此之大？思考与交流思考与交流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

2、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？一原子晶体一原子晶体1 1、概念：、概念：相邻原子间以共价键相结合而形成相邻原子间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）构成原子晶体的粒子是）构成原子晶体的粒子是原子原子；（2）原子晶体的粒子间以较强的）原子晶体的粒子间以较强的共价键共价键相结相结合；合；（3）原子晶体熔化破坏的是）原子晶体熔化破坏的是共价键共价键。10928共价键常见两种原子晶体18010928SiO共价键二氧化硅晶体结构

3、示意图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、物理特性、物理特性在原子晶体中，由于原子间以较在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形成空强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体间立体网状结构，所以原子晶体（1）熔沸点高）熔沸点高（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结构决定性质3 3、常见的原子晶体、常见的原子晶体某些非金属单质：某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等某些非金属化合物：

4、某些非金属化合物：碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体某些氧化物：某些氧化物：二氧化硅（SiO）晶体、Al2O3(刚玉)10928共价键思考：在金刚石晶体中，每个碳思考：在金刚石晶体中，每个碳与周围多少个碳原子成键？形成怎样与周围多少个碳原子成键？形成怎样的空间结构？最小碳环由多少个碳原的空间结构？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？子组成？它们是否在同一平面内？在金刚石晶体中，碳原子个数与在金刚石晶体中，碳原子个数与C-C键数之比为多少？键数之比为多少？金刚石中每个金刚石中每个C C原子以原子以spsp3 3杂化，分杂化，分别与别与4 4个相邻的个相邻的C C原子形成原子形

5、成4 4个个键，故键，故键角为键角为1091092828。在金刚石中最小的环是六元环，在金刚石中最小的环是六元环，1 1个环中平均含有个环中平均含有6 61/12=1/21/12=1/2个个C C原子，原子，含含C-CC-C键数为键数为6 61/6=11/6=1；每个每个C C原子均可与相邻的原子均可与相邻的4 4个个C C构成实心的正四面体，向构成实心的正四面体，向空间无限延伸得到立体网状的空间无限延伸得到立体网状的金刚石晶体，在一个小正四面金刚石晶体，在一个小正四面体中平均含有体中平均含有1+41+41/4=21/4=2个个碳原子；碳原子；18010928SiO共价键二氧化硅中二氧化硅中S

6、iSi原子均以原子均以spsp3 3杂化，分别与杂化，分别与4 4个个O O原子成键，原子成键，每个每个O O原子与原子与2 2个个SiSi原子成键；原子成键；晶体中的最小环为十二元环，晶体中的最小环为十二元环，其中有其中有6 6个个SiSi原子和原子和6 6个个O O原子，含有原子，含有1212个个SiSi-O-O键。键。每个每个SiSi原子被原子被1212个环共有，每个环共有，每个个O O原子被原子被6 6个环共有，每个个环共有，每个SiSi-O-O键键被被6 6个环共有；每个十二元环所拥有个环共有；每个十二元环所拥有的的SiSi原子数为原子数为6 61/12=1/12=1/21/2，拥有

7、的，拥有的O O原子数为原子数为6 61/6=1/6=1 1，拥有的，拥有的SiSi-O-O键键数为数为12121/6=21/6=2，则，则SiSi原子数与原子数与O O原原子数之比为子数之比为1 1：2 2。思考思考1以金刚石为例，说明原子晶体的微以金刚石为例，说明原子晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同？观结构与分子晶体有哪些不同？(1)组成微粒不同，原子晶体中只存在组成微粒不同，原子晶体中只存在原子，没有分子。原子，没有分子。(2)相互作用不同，原子晶体中存在相互作用不同，原子晶体中存在的是共价键。的是共价键。4、熔、沸点比较规律、熔、沸点比较规律对于原子晶体，一般来说，原子间键对于原子晶

8、体，一般来说，原子间键长越短，键能越大，共价键越稳定，物长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高，硬度越大。质的熔沸点越高，硬度越大。思考思考2 怎样从原子结构角度理解金刚石、碳化硅怎样从原子结构角度理解金刚石、碳化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？因为结构相似的原子晶体，原子半径越小，因为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，所以键长越短，键能越大，晶体熔点越高，所以熔点和硬度有如下关系：金刚石碳化硅熔点和硬度有如下关系：金刚石碳化硅锗。锗。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

9、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归纳归纳例例1.氮化硅（氮化硅（Si3N4）是一种新型）是一种新型的耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用的耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用途，它属于途，它属于A.原子晶体原子晶体B.分子晶体分子晶体C.金属晶体金属晶体D.离子晶体离子晶体答案：答案：A习题探

10、究习题探究例例2 2、单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据、单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据金刚石金刚石晶体硅晶体硅晶体硼晶体硼熔点熔点 382316832573沸点沸点 510026282823硬度硬度 107.09.5（1）晶体硼的晶体类型属于）晶体硼的晶体类型属于_晶体，晶体，理由是理由是_。（2）已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十）已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有每个顶点上各有1个个B原子。通过视察图形及推算，此晶原子。通过视察图形及推算，此晶体结构单元由体结构单元由_个硼原子构成。个硼原子构成。原子熔沸点高硬度大125、课后作业1.1.纸质归纳总结本节内容纸质归纳总结本节内容2.2.完成课后习题完成课后习题