【课件】共价晶体++课件高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

《【课件】共价晶体++课件高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【课件】共价晶体++课件高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx（54页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第二节分子晶体与共价晶体基础课时12共价晶体第三章晶体结构与性质学习任务学习目标1min校对答案一、1.原子共价键网状2.非金属单质非金属化合物氧化物3.很高小短大高二、3.sp3109284622.硅氧四面体sp31092844SiO2221:212664自学指导6min阅读课本第81-84页，完成大本自学指导自学检测3min 只稀有气体为分子晶体分子晶体 共价晶体教师点拨25min问题：碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，CO2和SiO2的一些物理性质如表所示，它们晶体类型是否相同？CO2晶体(干冰)属于分子晶体，SiO2晶体属于共价晶体。干冰SiO2思考：二者的构成微粒和微粒间作用力

2、有何区别？二、共价晶体1.概念：相邻原子之间以共价键相结合形成的具有空间网状结构的晶体。构成粒子共价晶体原子粒子间的作用力共价键注意：并非所有的由原子构成的晶体都是共价晶体，如稀有气体。共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体不一定是原子晶体，还有可能是分子晶体金刚石结构示意图（无分子间作用力）（无分子间作用力）（无分子间作用力）（无分子间作用力）硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石(C)和灰锡(Sn)等碳化硅(SiC)，二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)及氮化硅(Si3N4)等极少数金属氧化物：某些单质：某些非金属化合物：如刚玉(-Al2O3)2、典型的共价晶体金刚石

3、、晶体硅、晶体锗碳化硅氮化硅近年来Si3N4以为基础，用Al取代部分Si，用O取代部分N而获得结构多样化的陶瓷，用于制作LED发光材料。共价晶体的化学式：共价晶体不存在单个分子、整块晶体就是一个“巨分子”，单质的化学式用元素符号表示如晶体硅Si、金刚石C；化合物的化学式：按各原子数目的最简比写化学式。石英晶体：SiOSiO2 2，表示，表示晶体中硅、氧原子个数比1：2，不存在单个的SiO2分子。碳化硅SiC、氮化硅Si3N4、氮化硼BN等金刚石结构示意图石英结构示意图3、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/0C355030002700171014101211硬度10

4、9.59.576.56.0熔点很高：硬度很大。一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。难溶于一般溶剂。共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要克服共价键，需要很高的能量。Si3N4用作航天耐高温材料，SiC用作耐磨砂轮。(1)怎样从原子结构的角度理解金刚石，硅和锗的熔点和硬度依次下降？(2)“具有共价键的晶体叫做共价晶体”，这种说法对吗？为什么？【思考与讨论】不对，分子晶体中通常也含有共价键。如干冰，只有分子内部才通过共价键结合，而分子间通过范德华力结合成分子晶体；此外，某些离子晶体中也含共价键，如NaOH、NH4Cl。金刚石、碳化硅、晶体硅都是共价晶体，原子半径：CSi，则键长：C

5、-CC-Si碳化硅晶体硅。小结：一般原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定，晶体的熔、沸点越高，硬度越大。*硬度是衡量固体软硬程度的指标。硬度有不同的标度，最普通的硬度标度是画痕硬度，即摩氏硬度，以固体互相刻画时出现刻痕的固体的硬度较低。金刚石不能被任何天然矿物刻画出刻痕，因而是最硬的。以金刚石的硬度为10，以另9种天然矿物为代表，可将摩氏硬度分为十度，即:硬度的代表物质金刚石刚玉黄玉石英正长石磷灰石萤石方解石石膏滑石摩氏硬度10987654321应当指出，硬度大的物质不一定经得起锤击，如金刚石硬度最大，却很容易经锤击而破碎。物质经受锤击的性质属于延展性。由于共价晶体中的共价键具有方向

6、性，当受到大的外力作用会发生原子错位而断裂。你要是有粒钻石，切不要用锤子砸哟!资料卡片4、共价晶体的结构特征(1)金刚石晶体天然金刚石呈现多面体外形金刚石的结构金刚石的晶胞金刚石晶体的结构特点每个碳与相邻_个碳以_键结合，形成_结构。键角为_.每个C原子都采取_。sp3杂化每个C被_个六元环共用，每个环平均拥有_个C原子。每个CC键被_个最小环共用，每个环平均拥有_个CC。10928晶体中最小的碳环由_个C原子组成，最多_个C在同一平面内。644金刚石晶体的结构特点正四面体共价正四面体正四面体黄蓝黄蓝黄绿黄橙橙绿橙蓝蓝绿黄绿黄橙一个C-C键被23=6个六元环共用橙绿橙蓝蓝绿每个C原子形成4个共

7、价键，可组合6个角，每个角可延伸两个六元环，则每个C原子被26=12个六元环共用。则每个C-C键被23=6个六元环共用。一个角形成两个环每个碳与相邻_个碳以_键结合，形成_结构。键角为_.每个C原子都采取_。sp3杂化每个C被_个六元环共用，每个环平均拥有_个C原子。每个CC键被_个最小环共用，每个环平均拥有_个CC。10928晶体中最小的碳环由_个C原子组成，最多_个C在同一平面内。644金刚石晶体的结构特点12正四面体共价1/2金刚石晶胞中：六元环结构:碳原子数目:CC键数目=2:1:2正四面体正四面体一个角形成两个环16金刚石晶胞在一个晶胞中，碳原子位于立方体的8个顶点、6个面心以及晶胞

8、内部4个。金刚石晶胞中C原子配位数为_4金刚石晶胞中含有的C原子数为_881/8+61/2+4=812g金刚石含有_个C原子，含有_个C-C键NA2NA配位数：一个C原子周围最邻近的C原子数金刚石晶体硅SiCGaAs金刚石模型的演变等电子体原理(1)与碳同族单质(如Si、Ge)都具有与金刚石相似的结构；(2)第A族相邻元素间也可形成相似结构的晶体(如SiC)(3)与第A族同周期的元素间根据等电子体原理，如BN、GaAs等也可形成与金刚石结构相似的晶体。SiO2是自然界含量最高的二元氧化物，熔点1713，有多种结构，最常见的是低温石英。遍布河岸的黄沙、带状的石英矿脉、花岗石里的白色晶体以及透明的

9、水晶都低温石英。黄沙花岗岩石英矿水晶SiO2在自然界分布：(2)二氧化硅晶体低温石英的结构其结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构。这一结构决定了它具有手性，被广泛用作压电材料，如石英手表。石英晶体中硅氧四面体相连构成的螺旋链石英的左、右型晶体SiO2用途：制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料【典例】在硅酸盐中，SiO44-四面体(如下图(a)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为，Si与O的原子数之比为，化学式为。sp31：3SiO32-晶体

10、硅的结构晶体硅的晶胞中，在SiSi键之间插入O原子，即得到方石英的晶胞(最常见的SiO2晶胞)。二氧化硅晶胞二氧化硅的结构二氧化硅晶胞中含有的Si原子数为_，O原子数为_。8161molSiO2晶体中含_molSi-O键。4、晶体中1个Si与_个O以共价键结合，形成_结构；1个O与_个Si结合，每个正四面体占有_个Si，_个O。故SiO2晶体中Si与O之比为_。、最小环上有_个原子(_个Si和_个O)。每个Si被_个最小环共用，每个SiOSi键被_个最小环共用，每个最小的环实际拥有的硅原子为_，氧原子数为_。4正四面体121:2126610928261/12=1/2常见的二氧化硅的晶体结构12

11、661/6=1小结：常见共价晶体的结构物质金刚石二氧化硅晶体结构结构特点碳原子采取sp3杂化，每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成正四面体结构。晶体中CCC夹角为10928。最小环上有6个碳原子。1mol晶体中有2molCC键。1个晶胞中有8个碳原子。每个硅原子均以4个共价键对称地与相邻的4个氧原子相结合，每个氧原子与2个硅原子相结合，向空间扩展，形成三维骨架结构。硅、氧原子个数比为1 2。最小的环上有6个硅原子和6个氧原子。1molSiO2中有4molSiO键。科学技术社会金刚石1、天然金刚石2、人工合成金刚石以石墨为原料高压合成金刚石以甲烷、氢气为原料低温低压合成金

12、刚石天然金刚石形成条件：高温高压空间结构俯视图石墨中C原子以_杂化；石墨晶体中最小环为_元环；最小环中_个原子共平面，平均含有_个C原子，_个C-C键；12g石墨含有_molCC。sp266231.55、石墨及其结构(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。(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。小结：分子晶体和共价晶体的判

13、断方法(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。(5)依据物质的分类判断常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的共价晶体化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等；大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。(6)依据物质的状态判断一般常温常压下，呈气态或液态的单质与化合物，在固态时属于分子晶体。二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子，其化学式为Si与O的最简个数比，不是分子式。DSiO1：2共价晶体

14、与分子晶体的比较共价晶体与分子晶体的比较分子 原子共价键 分子间作用力构成微粒不同，共价晶体中只存在原子，没有分子。微粒间作用力不同，共价晶体中原子间只存在共价键，而分子晶体中分子之间存在分子间作用力。C组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔点越高共价晶体，原子半径：r(C)r(Si)，则键长：CCCSiCSiSiSiNH3分子间存在氢键白磷和冰都是分子晶体，二氧化硅是共价晶体晶体硼的熔、沸点以及硬度都介于晶体硅和金刚石之间，而金刚石和晶体硅均为共价晶体，在元素周期表中B与C相邻、与Si处于对角线位置，则晶体硼也属于共价晶体。共价晶体硼的熔、沸点高，硬度大共价晶体硼的熔、沸点高，硬度大

15、126030认识典型共价晶体的结构认识典型共价晶体的结构 不能。因为共价晶体是一个三维骨架结构，无小分子存在。SiO2晶体中最小环上有12个原子。1molSiO2中含有4molSiO。D共价晶体124正四面体形随堂评估自测BD半径CN，则键长CNCC，故CN键比CC键更牢固金刚石：非极性共价键，C3N4晶体：极性共价键B金刚石的晶体结构金刚石的晶体结构分子SiC共价晶体 共价一种结晶形碳，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。5、石墨及其结构石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。石墨中C原子sp2杂化，金刚石中C原子sp3杂化，sp2杂化中，s轨道的成分比sp3杂化更多，所以形成的共价键更短，更牢固，即石墨的层内共价键键长比金刚石的的键长短，作用力更大，破坏化学键需要更大能量。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（大键），故熔沸点很高。（混合型晶体）