原子晶体
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（4）由物质类别
–以上皆否定，则多数是分子晶体。
强碱、绝大多数盐、部分金属氧化物及过氧化物
---离子晶体
多数非金属单质、气态氢化物、非金属氧化物、酸和多数有机物 ---分子晶体
SO2 共价键 分子晶体 SiO2 共价键 原子晶体
CO2 H2O
NaCl HCl
共价键 共价键
离子键 共价键
分子晶体 分子晶体
离子晶体 分子晶体
CCl4 共价键 分子晶体 KCl 离子键 离子晶体
练习7 下列各组物质气化或熔化时，所克服的微粒
间的作用（力），属同种类型的是 ( A D )
（A）碘和干冰的升华
三:原子晶体
原子晶体结构
1、定义:
相邻原子间以共价键相结合而形成空 间网状结构的晶体,叫原子晶体.
(1)构成粒子：
原子
(2)粒子间作用力： 共价键
(3):原子晶体结构上的共同特点： 空间网状结构
原子晶体
金刚石
晶体的硬度
食盐
干冰
金刚石
食盐
石墨
2、物理性质
熔、沸点高，硬度大，难压缩，一 般不导电,难溶于常见溶剂.
离子键---离子晶体 从组共价成键上-判--原断子（晶仅体限于中学范围）：
分子间作用力 ---分子晶–体有无金属离子？(有：离子晶体) （3）由熔沸点高低及导电性：
很高--原子晶体 较高-–-离是子否晶属体于“较四低种-原-分子子晶晶体体（金刚石、金 熔融状态能导电--离子晶刚砂体（SiC）、晶体硅、石英（SiO2） ）”？
练习4
下列物质中熔点最高的是
A. 硫磺 B. 金刚石
C. 冰
D.食盐
练习5
判断熔点的大小, 说出判断依据
什么叫原子晶体
①石墨为什么很软？
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。
②石墨的熔沸点为什么很高？
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，故熔沸 点很高。
小结：
1、离子晶体、分子晶体、原子晶体比较
离子晶体
组成微粒 阴、阳离子 离子键
分子晶体
分 子
原子晶体
原 子
微粒间作用力
熔沸点 硬度 导电性
分子间作用力 共价键
较高
较大
低
小
高
大 一般为 非导体
水溶液、 非导体，水 熔融态导电 溶液可能导电
2、晶体的熔沸点的比较 （1）不同类型晶体
原子晶体＞离子晶体＞分子晶体
（2）相同类型晶体 由晶体内微粒间作用力大小来确定
①离子晶体 组成相似的离子晶体，看离子键的强度。 ②分子晶体
复习巩固
1、离子晶体、分子晶体的构成粒子 及 粒子间作用各是什么? 2、影响离子晶体、分子晶体熔沸点、
硬度大小的因素各是什么？
阅读思考:
1、什么叫原子晶体？ 2、原子晶体的特点？
3、哪些物质属于原子晶体？
一、原子晶体
1、定义：原子间通过共价键结合 而成的晶体叫原子晶体。 ① 构成粒子：原子
② 粒子间作用：共价键
金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等。
石墨 —混合型晶体
石墨晶体由碳原子构成，是层状结构，层内每 个碳原子与周围三个碳原子以共价键结合，形 成以正六边形排列成平面网状结构，层与层之 间以范德华力相结合，且有自由移动的电子。 构成微粒：原子； 微粒间作用力：共价键和分子间作用力； 石墨晶体具有原子晶体结构特点,又有分子晶 体结构特点,所以属混合晶体过渡型晶体。
(立体图,好理解)分子晶体与原子晶体
例、如右图所示， 在石墨晶体的层 状结构中，每一 个最小的碳环完 全拥有碳原子数 2 为___，每个C 完全拥有C－C 数为___ 3
石墨中C－C夹 ☉ 角为120 ， C－C键长为 1.42×10－10 m 层间距
3.35× 10－10 m
小结：金刚石、石墨的比较
项目 晶体形状 晶体中的键或作用力 由最少碳原子形成环的形状 与个数 碳原子成键数 键的平均数 金刚石 石墨
小结:
1、分子晶体：由分子构成。相邻分子靠分子间作用力 相互吸引。 2、分子晶体特点：低熔点、升华、硬度很小等。 3、常见分子晶体分类：(1)所有非金属氢化物 (2)部分非 金属单质， (3)部分非金属氧化物(4)几乎所有的酸(而碱 和盐则是离子晶体 (5)绝大多数有机物的晶体。 晶体分子结构特征
物质 熔点 沸点
干冰 很低 很低
金刚石 3550℃ 4827℃
二、原子晶体
1、定义：原子间以共价键相结合而形成的 空间网状结构的晶体。
2、构成微粒： 原子
3、微粒之间的作用：共价键 4、气化或熔化时破坏的作用力：共价键 5、物理性质： 熔沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。 （共价键键能越大，熔沸点越高，硬度越大）
（１）只有范德华力，无分子间氢键－分子密堆积（每 个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2 （２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征 （如：HF 、冰、NH3 ）
1996年诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的 三位科学家。C60分子是形如球状的多面体，分子 中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键； C60分子只含有五边形和六边形；碳与碳之间既有 单键又有双键，每个碳原子仍然满足四个价键饱 和；多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵 循欧拉定理：顶点数+面数-棱边数=2。 请回答： (1)一个C60分子中有几个五边形和几个六边形？ (2)一个C60分子中有多少个C=C？ (3)已知C70分子的结构模型也遵循C60的那些规律， 请确定C70分子结构中上述几项参数。
3.3 原子晶体
拓展练习
碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮 化硼硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。
4
拓展练习
4
4
拓展练习 现有两组物质的熔点数据如表所示 ：
根据表中数据回答下列问题： (1)A组属于__原___子___晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是 __共___价__键___。
：
Si
O
共价键 实际上就是在晶体硅的Si—Si 键上插入O原子。
金刚石和二氧化硅
SiO2的晶体结构分析 ：(1)1个Si原子周围结合_4___个O原子；同时 ，每个O原子跟2____个Si原子相结合。实际 上，SiO2晶体是由Si、O原子1:按2 _____的比例 所构成的立体网状晶体。 (2)晶体中最小的环是由__6___个Si原子和__6___个O原子构成的 _1_2__元环。
原子晶体
教学目标
知道原子晶体的概念，能够从原子晶体的结构特点理解 其物理特性。
了解原子晶体的特征，能以典型物质为例描述原子晶体 结构与性质的关系。
学会晶体熔、沸点比较的方法 。
教学重点
原子晶体的概念；原子晶体的结构和性质 。
教学难点
原子晶体的结构特点 。
分子晶体 什么是分子晶体？举例说明 。分子间通过分子间作用力结合而成的晶体。例如干冰（ CO2晶体）和晶体碘等。
金刚石和二氧化硅
②正四面体向空间延伸成立体网状 ③。所有的C—C键长、键角相等 ④。最小的碳环由6个C组成，不在同一平面内 ⑤。每个C参与了4条C—C键的形成，在每条键中的贡献只有一 半，故C与C—C键数之比为1:(4×½)= 1:2。 ⑥晶体硅结构与金刚石相似，只是键长不同
金刚石和二氧化硅
无机化学——原子晶体与分子晶体
B
B
C A
A
面心立方 紧密堆积
六方紧密堆积
Body-centered cubic cell (BCC)
体心立方紧密堆积 CN=12，利用率 =68% K、Rb、Cs、Li、 Na A B
A
体心立方 紧密堆积
7.4.2 金属键 金属键：金属原子的价电子可以完全失去成为自由电子，并在 晶格中运动，自由电子把金属阳离子胶合成金属晶体，这种胶 合作用就叫金属键。金属键无饱和性和方向性。
氯化氢、氨、三氯化磷、冰等由极性键构成的极性分子，晶体 中分子间存在色散力、取向力、诱导力，有的还有氢键，所以 它们的结点上的粒子间作用力大于分子量相近的非极性分子之 间的引力。
分子晶体的特性 分子晶体是以独立的分子出现的 ，化学式就是分子式。
分子晶体可以是非金属单质，如卤素、H2、N2、O2； 非金属化合物，如CO2、H2S、HCl、HN3等 绝大多数有机化合物，稀有气体的晶体
7.6.3 离子极化对物质性质的影响 一、离子的电子构型
外层电子结构 电子构型 阳离子实例
ns2np6
8
Na+, Mg2+,Al3+,Ti4+
ns2np6 nd1-9
9-17
Cr3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+
ns2np6 nd10
18
Ag+,Zn2+,Cd2+,Hg2+
s2p6d10ns2
18+2
7.3 原子晶体与分子晶体 Atomic Crystals
在原子晶体的晶格结点上排列着中性原子，原子间以极强的 共价键相结合，如单质硅（Si）、二氧化硅（SiO2）、碳化 硅（SiC）金刚砂、金刚石（C）和氮化硼BN（立方）等。
n原子晶体 -回复
n原子晶体-回复什么是原子晶体？原子晶体是由原子通过某种排列方式形成的固态结构。
原子晶体中的原子具有良好的周期性排列，形成了一种有序的、重复单位的结构。
原子晶体的形成过程涉及到原子的各种相互作用，包括相邻原子之间的化学键和非共价相互作用等。
这些相互作用导致原子选择性地排列，形成不同的结构。
原子晶体的晶格结构对其性质和行为产生重要影响。
原子晶体的形成可以通过几种不同的方式实现。
其中最常见的是通过固态晶体生长技术来培养单晶。
固态晶体生长技术使用溶液中溶解的原子来沉积晶体，并通过控制温度、压力和其他条件来控制晶体的生长速率和方向。
通过这种方式，可以获得高质量、大尺寸的单晶。
另一种方式是通过固态相变来形成原子晶体。
在固态相变中，原子通过改变其排列方式或结合状态来形成不同的晶体结构。
这种相变可以在材料被加热或冷却时发生，取决于材料的特性和条件。
通过控制相变条件，可以调节晶体结构和性质。
原子晶体的结构可以通过X射线衍射、电子显微镜等技术来确定。
这些技术利用原子对射线的散射特性，从而确定晶格结构和原子排列方式。
通过这些技术，科学家可以研究并解释原子晶体的性质和行为。
原子晶体的结构类型非常多样，具有不同的对称性和性质。
最简单的原子晶体结构是立方晶系，其中原子按照正方体的方式排列。
其他常见的结构类型包括六方晶系、四方晶系、正交晶系和三斜晶系等。
每种结构类型都具有不同的特点，决定了材料的性质和应用。
原子晶体的应用非常广泛。
它们被用于制备材料、器件和电子元件等。
例如，硅晶体广泛应用于半导体材料和光电子学，铁磁晶体被用于磁性材料和存储器件，超导晶体用于制备超导电器件等。
通过理解和控制原子晶体的结构和性质，科学家和工程师可以设计和开发具有特定功能和性能的材料和器件。
总之，原子晶体是由原子按照一定的规律排列而形成的固态结构。
它们的形成过程涉及到原子的相互作用和排列方式。
原子晶体的结构和性质可以通过多种技术来确定和研究。
它们具有广泛的应用前景，对于材料科学和工程领域具有重要意义。
原子晶体_课件
原子晶体的定义
“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？ 为什么？
此说法不对。“具有共价键”并不是原子晶体判定的唯一 条件，分子晶体的分子内部也有共价键，如冰和干冰都是 分子晶体，但H2O和CO2中存在共价键。对原子晶体的认 识除了要求“具有共价键”外，还要求形成晶体的粒子是 原子。
金刚石和二氧化硅
分子晶体
CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示 ：
碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么CO2 晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体的却很高？
原子晶体的定义
SiO2不是分子晶体，是原子晶体 ：定义：原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体 构。成微粒：_原__子__ 微。粒间的作用：__共__价__键___ 。
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高中化学选择性必修2 第三章 晶体结构与性质
原子晶体
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教学目标
知道原子晶体的概念，能够从原子晶体的结构特点理解 其物理特性。
了解原子晶体的特征，能以典型物质为例描述原子晶体 结构与性质的关系。
学会晶体熔、沸点比较的方法 。
教学重点
原子晶体的概念；原子晶体的结构和性质 。
原子晶体的定义
注意： (1)在原子晶体里，所有原子都以共价键相互结合，整块晶体 是一个三维的共价键网状结构，是一个“巨分子”，又称共 价晶体。
(2)原子晶体无单个分子，原子间以共价键相连，共价键有方 向性和饱和性，所以中心原子周围的原子数目是有限的，原子 不采取密堆积方式。 (3)原子晶体无分子式，只有化学式，化学式为原子个数比 。
原子晶体的物理性质
某些原子晶体的熔点和硬度如下 ：
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？ 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。由于原子半径碳<硅<锗，故熔 点和硬度为碳>硅>锗。
离子晶体、分子晶体、金属晶体、原子晶体
那么每个中心Si原子共占有O原子数
即Si原子与O原子的个数比为1∶2。
二、物质熔沸点高低判断的方法
1.原子晶体中原子间键长越短，共价键越稳定，物质熔沸点越高，反熔沸点越高，反之越低。
3.分子晶体中分子间作用力越大，物质熔沸点越高，反之越低。其中组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大。（但这不包括具有氢键的分子晶体其熔沸点出现反常得高的现象，
5.原子晶体的熔点高低与其内部的结构密切相关：对结构相似的原子晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就高。
二、分子晶体
1.分子晶体定义：分子间通过分子间作用力构成的的晶体称为分子晶体。
（1）构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相互作用是分子间作用力
（2）原子首先通过共价键结合成分子，分子作为基本构成微粒，通过分子间作用力结合成分子晶体。
2. 分子晶体的类别：多数非金属单质（除了金刚石、晶体硅、晶体硼、石墨等），多数非金属氧化物（如干冰、CO、冰等）、非金属气态氢化物（如NH3，CH4等）、稀有气体、许多有机物等。
3.常见的分子晶体的晶体结构
（1）碘晶体的晶胞是长方体，碘分子除了占据长方体的每个顶点外，在每个面上还有一个碘分子。
⑵CsCl型
CsCl型离子晶体中，每个离子被8个带相反电荷的离子包围，阴离子和阳离子的配位数都为8。常见的CsCl型离子晶体有铯的卤化物（氟化物除外）、TlCl的晶体等。
⑶ZnS型
ZnS型离子晶体中，阴离子和阳离子的排列类似NaCl型，但相互穿插的位置不同，使阴、阳离子的配位数不是6，而是4。常见的ZnS型离子晶体有硫化锌、碘化银、氧化铍的晶体等。
（3）大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水）中，难溶于非极性溶剂（如汽油、煤油）中。当把离子晶体放在水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。
即Si原子与O原子的个数比为1∶2。
二、物质熔沸点高低判断的方法
1.原子晶体中原子间键长越短，共价键越稳定，物质熔沸点越高，反熔沸点越高，反之越低。
3.分子晶体中分子间作用力越大，物质熔沸点越高，反之越低。其中组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大。（但这不包括具有氢键的分子晶体其熔沸点出现反常得高的现象，
5.原子晶体的熔点高低与其内部的结构密切相关：对结构相似的原子晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就高。
二、分子晶体
1.分子晶体定义：分子间通过分子间作用力构成的的晶体称为分子晶体。
（1）构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相互作用是分子间作用力
（2）原子首先通过共价键结合成分子，分子作为基本构成微粒，通过分子间作用力结合成分子晶体。
2. 分子晶体的类别：多数非金属单质（除了金刚石、晶体硅、晶体硼、石墨等），多数非金属氧化物（如干冰、CO、冰等）、非金属气态氢化物（如NH3，CH4等）、稀有气体、许多有机物等。
3.常见的分子晶体的晶体结构
（1）碘晶体的晶胞是长方体，碘分子除了占据长方体的每个顶点外，在每个面上还有一个碘分子。
⑵CsCl型
CsCl型离子晶体中，每个离子被8个带相反电荷的离子包围，阴离子和阳离子的配位数都为8。常见的CsCl型离子晶体有铯的卤化物（氟化物除外）、TlCl的晶体等。
⑶ZnS型
ZnS型离子晶体中，阴离子和阳离子的排列类似NaCl型，但相互穿插的位置不同，使阴、阳离子的配位数不是6，而是4。常见的ZnS型离子晶体有硫化锌、碘化银、氧化铍的晶体等。
（3）大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水）中，难溶于非极性溶剂（如汽油、煤油）中。当把离子晶体放在水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。
离子晶体、分子晶体、原子晶体
ClNa+
二、分子晶体
分子间作用力和氢键：(氢键的形成过程）
分子间作用力和氢键对一些物质的熔、沸点的关系
分子晶体：
分子间通过分子间作用力相 结合的晶体，叫做分子晶体。 实例：如干冰 定义：
分子晶体的物理性质：
熔、沸点低，硬度小，在水 形成分子晶体的物质：
中的溶解度存在很大的差异。 H2、Cl2、He 、HCl 、H2O、CO2等
原子晶体的物理性质：
熔沸点很高，硬度很大，难溶于水，一般不导电。
常见的原子晶体：
金刚石、金刚砂（SiC）、晶体硅、石英（SiO2）
Si
o
180º
109º 28´
共价键
109º 28´
共价键
小结
1、离子晶体、分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较： 晶体类型 结 构成晶体粒子 构 性
熔、沸点 导电性 粒子间的相互 作用力
离子晶体
分子晶体
原子晶体
硬 度
质
溶解性
2、化学键和分子间作用力的比较：
化学键 概念 能量 性质影响 分子间作用力
3、影响晶体物理性质的因素：
影
离子晶体 分子晶体 原子晶体
响
因 素
共价键
氢键
氢键的形成过程
返回
温度/℃ H2O 温度/100 ℃ 沸点/℃ 250 75 沸点 250 熔点 CBr 200 沸点 4 × × 50 200 150 I2 CI4 150 25 HF 100 CCl 熔点 × 100 4 × CBr4 I 0 H2Te 50 2 100 150Br 50 SbH3 2 -25 0 2Se 200 300 400 H 500 × NH3 100 H S HI 0 Br 2 2 200 -50 50 250 -50 CCl4 -50 × AsH Cl 3 相对分子质量 SnH4 2 -100 HCl 相对分子质量 -100 -75 HBr CF × Cl 4 2 -150 × PH3 GeH4 -150 × -100 -200 F2 CF 4 SiH 4× -200 -125 F2 -250 -250
离子晶体分子晶体原子晶体的区别
离子晶体分子晶体原子晶体的区别
离子晶体、分子晶体和原子晶体都是晶体的类型，它们的区别主要在于晶体的组成和结构。
离子晶体是由正负离子通过离子键结合而成的晶体。
通常，离子晶体的成分是由金属离子和非金属离子组成的化合物。
离子晶体的结构可由阴离子和阳离子构成的空间排列组成。
这些空间交替排列，形成一种定期的三维晶格结构。
离子晶体的结构稳定，常常具有高熔点，高硬度和高电导率等特点。
分子晶体是由分子间通过范德华力相互作用形成的晶体。
通常，分子晶体的成分是由原子间共享电子而形成的分子。
这些分子通过弱的范德华力互相作用，并形成一种定期的三维晶格结构。
分子晶体的结构可由分子排列而成的晶格构成。
分子晶体的结构稳定，常常具有较低的熔点、较低的硬度和较低的电导率等特点。
原子晶体是由原子间通过金属键或共价键相互作用而形成的晶体。
通常，原子晶体的成分是由金属原子或非金属原子组成的晶体。
这些原子通过强的金属键或共价键相互作用，并形成一种定期的三维晶格结构。
原子晶体的结构可由原子排列而成的晶格构成。
原子晶体的结构稳定，常常具有高熔点、高硬度和良好的导电性能等特点。
总之，离子晶体、分子晶体和原子晶体的区别在于它们的组成和结构。
离子晶体
由离子间的离子键结合而成，分子晶体由分子间的范德华力相互作用形成，而原子晶体由原子间的金属键或共价键相互作用而形成。
原子晶体和共价晶体的区别
原子晶体和共价晶体的区别
无区别。
因为原子晶体，是指相邻原子间以共价键相结合形成的具有空间立体网状结构的晶体。
整块晶体是一个三维的共价键网状结构，它是一个“巨分子”，又称共价晶体。
如果晶格质点为离子，依靠静电力作用结合，则为离子化合物。
如果晶格质点为分子，分子内部是共价键，分子间是范德华力，则为分子晶体。
原子晶体中，组成晶体的微粒是原子，原子间的相互作用是共价键，共价键结合牢固，原子晶体的熔、沸点高，硬度大，不溶于一般的溶剂。
多数原子晶体为绝缘体，有些如硅、锗等是优良的半导体材料。
原子晶体中不存在分子，用化学式表示物质的组成。
单质的化学式直接用元素符号表示，两种以上元素组成的原子晶体，按各原子数目的最简比写化学式。
对不同的原子晶体，组成晶体的原子半径越小，共价键的键长越短，即共价键越牢固，晶体的熔，沸点越高，例如金刚石、碳化硅、硅晶体的熔沸点依次降低。
高中化学选修三原子晶体
共价键
金刚石的晶体结构示意图
金刚石晶胞
每个C被 12 个六元环共用？
6 个六元环共用？ 每个C-C被
金刚石晶体结构特征
①每个碳原子都采取sp3杂化，被相邻的4个碳原子包围， 以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体，被包围的 碳原子处于正四面体的中心。 ②这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联 结的空间网状晶体。 ③金刚石晶体中所有的C—C键长相等，键角相等 （109°28’）； ④晶体中最小的碳环由6个碳组成，且不在同一平面内； ⑤晶—C键数之比为1 ： （4 x ½）= 1：2 ⑥在金刚石晶胞中占有的碳原子数为8。
热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的
3SiCl4+2N2+6H2==Si3N4+12HCl 化学方程式____________________________ 。
强热
6、单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据
金刚石 晶体硅 晶体硼
>3823 1683 2573 熔点 5100 2628 2823 沸点 10 7.0 9.5 硬度 ①晶体硼的晶体类型属于_______ 原子 晶体，理由是 熔点高、硬度大 。 ________________________ 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20个等边三角形的面和一定数目的顶点， 每个项点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此 12 晶体体结构单元由______ 个硼原子构成。其中B—B键 60 30 的键角为_______。共含有 _______个B—B
5、氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、 熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯 硅与纯氮在1300℃反应获得。 原子 (1)氮化硅晶体属于_________ 晶体。 (2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相 连，且N原子和N原子，Si原子与Si原子不直接相 连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出 氮化硅的化学式_______. Si3N4 (3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强
第三章晶体结构
设按六方密堆的O2-分别为OA层与OB层，则-Al2O3中氧与铝 的排列可写成：OAAlDOBAlEOAAlFOBAlDOAAlEOBAlF∥OAAlD…， 从第十三层开始才出现重复。
三．其它晶体结构 1.金刚石结构
金刚石结构为面心立方格 子，碳原子位于面心立方的所 有结点位置和交替分布在立方 体内的四个小立方体的中心， 每个碳原子周围都有四个碳， 碳原子之间形成共价键。
一．面心立方紧密堆积结构
4. CaTiO3(钙钛矿)型结构 钙钛矿结构的通式为ABO3，其中，A2+ 、B4+或A1+ 、B5+金
属离子。CaTiO3在高温时为立方晶系，O2-和较大的Ca2+作面心 立方密堆，Ti4+填充于1/4的八面体空隙。Ca2+占据面心立方的 角顶位置。O2-居立方体六个面中心，Ti4+位于立方体中心。Z=1， CNCa2+=12 CNTi4+=6 ,O2-的配位数为6 （2个Ti4+和 4个Ca2+）。
一．面心立方紧密堆积结构 1. NaCl型结构
Cl-呈面心立方最紧密堆积，Na+则填充于全部的八面体空隙
中，（即阴离子位于立方体顶点和六个面的中心，阳离位于立
方 体 的 中 心 和 各 棱 的 中 央 ） 。 两 者 CN 均 为 6 ， 单 位 晶 胞 中 含 NaCl的个数Z=4 ，四面体空隙未填充。
一．面心立方紧密堆积结构 2. β-ZnS（闪锌矿）型结构
S2-位于面心立方的结点位置，Zn2+交错地分布于立方体内 的1/8小立方体的中心，即S2-作面心立方密堆，Zn2+填充于1/2的 四面体空隙之中，CN均为4，Z=4。β -ZnS是由[ZnS4]四面体以 共顶的方式相连而成。
三．其它晶体结构 1.金刚石结构
金刚石结构为面心立方格 子，碳原子位于面心立方的所 有结点位置和交替分布在立方 体内的四个小立方体的中心， 每个碳原子周围都有四个碳， 碳原子之间形成共价键。
一．面心立方紧密堆积结构
4. CaTiO3(钙钛矿)型结构 钙钛矿结构的通式为ABO3，其中，A2+ 、B4+或A1+ 、B5+金
属离子。CaTiO3在高温时为立方晶系，O2-和较大的Ca2+作面心 立方密堆，Ti4+填充于1/4的八面体空隙。Ca2+占据面心立方的 角顶位置。O2-居立方体六个面中心，Ti4+位于立方体中心。Z=1， CNCa2+=12 CNTi4+=6 ,O2-的配位数为6 （2个Ti4+和 4个Ca2+）。
一．面心立方紧密堆积结构 1. NaCl型结构
Cl-呈面心立方最紧密堆积，Na+则填充于全部的八面体空隙
中，（即阴离子位于立方体顶点和六个面的中心，阳离位于立
方 体 的 中 心 和 各 棱 的 中 央 ） 。 两 者 CN 均 为 6 ， 单 位 晶 胞 中 含 NaCl的个数Z=4 ，四面体空隙未填充。
一．面心立方紧密堆积结构 2. β-ZnS（闪锌矿）型结构
S2-位于面心立方的结点位置，Zn2+交错地分布于立方体内 的1/8小立方体的中心，即S2-作面心立方密堆，Zn2+填充于1/2的 四面体空隙之中，CN均为4，Z=4。β -ZnS是由[ZnS4]四面体以 共顶的方式相连而成。
原子晶体
Si
o
109º28´
共价键
利用金刚石的结构来推断SiO2的空间结构
金刚石的结构
白球表示 硅原子
②二氧化硅 （1）二氧化硅晶体中只有 Si-O 键，一 个硅原子与 4 个氧原子形成共价键， 一个氧原子与 2 个硅原子形成共价键， 硅原子与氧原子个数比为 １:２ 。 （2）空间立体网状结构，每个硅原子被相邻的4 个氧原子包围，以共价键跟 4 个氧原子连接形 成 正四面体 。每个硅原子均采取 SP3 杂化，每个
3、常见原子晶体
（1）某些单质：硼、硅、锗、灰锡、金刚石等 （2）某些非金属化合物：SiO2 SiC、BN等
109º28´ 共价键
①金刚石（晶体硅结构与此类似）
（1）空间立体网状结构，每个碳原 子被相邻的4个碳原子包围，以共价 键跟 4 个碳原子连接形成正四面体。 每个碳原子均采取 SP3 杂化，每个
Si-O键长相等，键角均为 109028`。
（3）SiO2最小的环有 12 个原子组成，包括 6 个 硅 ， 6 个氧。
（4）一个SiO2晶胞中平均包含 8 个Si，16个O， 32 条Si-O键。
探究思考
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原 子晶体”。这种说法对吗?为什 么?
比为___ 2:3
石墨中C－C夹角为 120☉，C－C键长为 1.42×10－10 m, 层间
距 3.35× 10－10 m
小结：金刚石、石墨的比较
项目
金刚石
石墨
晶体形状
晶体中的键或 作用力
正四面体空间网状 共价键
六边形平面 层状
共价键与范德 华力
由最少碳原子 形成环的形状 与个数
原子晶体和共价晶体
原子晶体和共价晶体的区别是什么？
无区别。
因为原子晶体，是指相邻原子间以共价键相结合形成的具有空间立体网状结构的晶体。
整块晶体是一个三维的共价键网状结构，它是一个“巨分子”，又称共价晶体。
如果晶格质点为离子，依靠静电力作用结合，则为离子化合物。
如果晶格质点为分子，分子内部是共价键，分子间是范德华力，则为分子晶体。
原子晶体特点：
原子晶体中，组成晶体的微粒是原子，原子间的相互作用是共价键，共价键结合牢固，原子晶体的熔、沸点高，硬度大，不溶于一般的溶剂。
多数原子晶体为绝缘体，有些如硅、锗等是优良的半导体材料。
原子晶体中不存在分子，用化学式表示物质的组成。
单质的化学式直接用元素符号表示，两种以上元素组成的原子晶体，按各原子数目的最简比写化学式。
对不同的原子晶体，组成晶体的原子半径越小，共价键的键长越短，即共价键越牢固，晶体的熔，沸点越高，例如金刚石、碳化硅、硅晶体的熔沸点依次降低。
原子晶体
3、常见的原子晶体
• 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：
–碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体
• 某些氧化物：
–二氧化硅（ SiO２）晶体、Al2O3
109º 28´
共价键
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？ 在金刚石晶体中，碳原子个数与 C-C键数之比为多少？
【金刚石的晶胞】
金刚石的一个晶胞中的碳原子数为： 8×（1/8）+6 ×（1/2）+4=8
Si O
109º 28´
180º
共价键
①二氧化硅中Si原子均以sp3杂化，分别 与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子 成键； ②晶体中的最小环为十二元环，其中有6 个Si原子和6个O原子，含有12个Si-O键； 每个Si原子被12个十二元环共有，每个O原 子被6个十二元环共有，每个Si-O键被6个 十二元环共有；每个十二元环所拥有的Si 原子数为6×1/12=1/2，拥有的O原子数为 6×1/6=1，拥有的Si-O键数为12×1/6=2， 则Si原子数与O原子数之比为1：2。
思考3 为何CO2熔沸点低？而破坏CO2分子却比SiO2更 难？ 因为CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体，所以 熔化时CO2是破坏范德华力而SiO2是破坏化学键。 所以SiO2熔沸点高。破坏CO2分子与SiO2时，都是 破坏共价键，而C—O键能>Si-O键能，所以CO2分 子更稳定。 思考4 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？ 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，所以熔点和硬度 有如下关系：金刚石＞碳化硅＞锗。
原子晶体
A、原子晶体干冰有很高的熔沸点，有很大的硬度 B、原子晶体干冰易汽化 C、原子晶体干冰硬度大，可用于耐磨材料 D、含1molC原子的原子晶体干冰中含4 molC-O键
3、化工行业已合成一种硬度比金刚石还大的晶体--
C N -氮化碳，若已知氮在此化合价中显-3价。试推断：
（1）它的化学式可能是____3___4_
3、原子晶体结构
(1)金刚石的晶体结构
109º28´
共价键
问题解决
(1)在金刚石晶体中每个碳原子相连
的碳原子有 4 个
(2)在金刚石晶体中每个碳原子都参
与 4 条共价键的形成
(3)在金刚石晶体中碳原子个数与C-C
共价键个数之比是 1: 2 金
刚 石
晶体结构 晶胞示意图
在金刚石晶胞中占 有的碳原子数:
（2）其晶体类型为__原___子___晶体
（3）你认为其硬度比金刚石大的主要原因是
___二__者__均__为__立__体__网__状__结__构__的__原__子__晶__体__，__但___C_-N_____ ___键__长__比__C_-_C_键__长__短__，__因__此__C_-_N_键__的__键__能__大_________
，它们的熔点从高到低的顺序是（ A ）
A、 ①Байду номын сангаас③ ②
B、 ② ③ ①
C、 ③ ① ②
D、 ② ① ③
反馈练习
B 1、下列物质属于原子晶体的化合物是（ ）
A金刚石 B二氧化硅 C干冰
2、在40Gpa高压下，用激光器加热到1800K时，人 们成功制得了原子晶体干冰，其化学式为CO2,下列
错误的是（B）
分子晶体与原子晶体
第二课时
3、化工行业已合成一种硬度比金刚石还大的晶体--
C N -氮化碳，若已知氮在此化合价中显-3价。试推断：
（1）它的化学式可能是____3___4_
3、原子晶体结构
(1)金刚石的晶体结构
109º28´
共价键
问题解决
(1)在金刚石晶体中每个碳原子相连
的碳原子有 4 个
(2)在金刚石晶体中每个碳原子都参
与 4 条共价键的形成
(3)在金刚石晶体中碳原子个数与C-C
共价键个数之比是 1: 2 金
刚 石
晶体结构 晶胞示意图
在金刚石晶胞中占 有的碳原子数:
（2）其晶体类型为__原___子___晶体
（3）你认为其硬度比金刚石大的主要原因是
___二__者__均__为__立__体__网__状__结__构__的__原__子__晶__体__，__但___C_-N_____ ___键__长__比__C_-_C_键__长__短__，__因__此__C_-_N_键__的__键__能__大_________
，它们的熔点从高到低的顺序是（ A ）
A、 ①Байду номын сангаас③ ②
B、 ② ③ ①
C、 ③ ① ②
D、 ② ① ③
反馈练习
B 1、下列物质属于原子晶体的化合物是（ ）
A金刚石 B二氧化硅 C干冰
2、在40Gpa高压下，用激光器加热到1800K时，人 们成功制得了原子晶体干冰，其化学式为CO2,下列
错误的是（B）
分子晶体与原子晶体
第二课时
原子晶体
Si
O
180º
109º 28
共价键
定义：
原子晶体
这种相邻原子通过共价键结合而形成 空间网状结构的晶体，叫做原子晶体。
实例：
二氧化硅晶体、 金刚石
原子晶体的物理性质：
熔沸点很高，硬度很大，难溶于水，一般不导电。
常见的原子晶体：
金刚石、金刚砂（SiC）、晶体硅、石英（SiO2）
109º 28´
共价键
小结
晶体类型 离子晶体
结 构成晶体粒子 构 性
粒子间的相互 作用力
1.离子晶体、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
阴阳离子 分子或原子 离子键 较大
原子
分子间作用力 共价键 小 大
硬
度
质
熔、沸点 较高 低 高 导电性 熔化或溶于水 固态和熔化不导电 一般不导电
实例
NaCl
Ne CO2
பைடு நூலகம்
SiO2晶体
2、化学键和分子间作用力的比较：
化学键 分子间作用力
概念
能量 性质影响
3、影响晶体物理性质的因素：
影 离子晶体 分子晶体 原子晶体 响 因 素
离子键的强弱 分子间作用力的大小 共价键的强弱
O
180º
109º 28
共价键
定义：
原子晶体
这种相邻原子通过共价键结合而形成 空间网状结构的晶体，叫做原子晶体。
实例：
二氧化硅晶体、 金刚石
原子晶体的物理性质：
熔沸点很高，硬度很大，难溶于水，一般不导电。
常见的原子晶体：
金刚石、金刚砂（SiC）、晶体硅、石英（SiO2）
109º 28´
共价键
小结
晶体类型 离子晶体
结 构成晶体粒子 构 性
粒子间的相互 作用力
1.离子晶体、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
阴阳离子 分子或原子 离子键 较大
原子
分子间作用力 共价键 小 大
硬
度
质
熔、沸点 较高 低 高 导电性 熔化或溶于水 固态和熔化不导电 一般不导电
实例
NaCl
Ne CO2
பைடு நூலகம்
SiO2晶体
2、化学键和分子间作用力的比较：
化学键 分子间作用力
概念
能量 性质影响
3、影响晶体物理性质的因素：
影 离子晶体 分子晶体 原子晶体 响 因 素
离子键的强弱 分子间作用力的大小 共价键的强弱
原子晶体介绍
金刚石介绍金刚石中每个碳原子以sp3杂化，分别与4个相邻的碳原子形成4个σ键，键角109°28′，每个碳原子的配位数是4；每个碳原子可以与相邻的四个碳原子构成正四面体，向空间无限延展构成空间立体网状结构，每一个小正四面体中含有1+4 x 1/4 = 2个碳原子；在金刚石中最小的环是6元环，一个碳原子被12个环所共有，一个C-C键被6个环共有，所以一个环中平均含有6 x 1/12 = 1/2个碳原子，平均含有6 x 1/6 = 1个C-C键；1mol金刚石拥有2molC-C单键。
金刚石晶胞中，含有碳原子8个，内含4个小正四面体，含有C-C键数是16。
SiO2介绍SiO2中Si是以sp3杂化，分别与4个O成键，每个O原子与2个Si原子成键；SiO2中最小的环为十二元环，其中有6个Si和6个O，有12个Si-O键，每个Si被12个十二元环共有，每个O被6个十二元环共有，所以每个十二元环中有Si为6 x 1/12 =1/2个，O为6 x 1/6 = 1个；1molSiO2中拥有4molSi-O键。
SiC介绍SiC晶体由Si、C两种原子构成，其基本结构单元为正四面体结构。
在正四面体结构单元中Si（C）原子位于中心，而C（Si）原子则位于四个顶角，C（Si）原子均以共价键与中心的Si（C）原子结合。
C和Si均为sp3杂化。
1molSiC中拥有4molSi-C键。
石墨晶体石墨是混合型晶体，平面层状结构，每层都是6边形组成，每个C原子与3个C原子相连，共价键结合（石墨中碳采取sp2杂化轨道，一个碳与周围三个碳形成碳碳单键）；层与层之间为范德华力（分子间作用力）。
石墨熔沸点高于金刚石。
1mol石墨含有1.5molC-C键。
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的氧原子有多少个？ 4个 每个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个？2个 在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是 多少？ 1:2 思考2：在SiO2晶体中每个硅原子连接有几 个共价键？ 4个
每个氧原子连接有几个共价键？ 2个
思考5. 在SiO2晶体中最小环是几元 环？
十二元环
思考6. 在SiO2晶体中每个硅原子被几
几种类型化学键的比较 键的方向性 和饱和性 影响键强弱 的因素
成键本质
金属离子和 自由电子间 的静电作用
没有方向性和 金属原子半 径和价电子 饱和性 数
离子键 共价键
阴阳离子间 的静电作用
没有方向性 离子半径和 和饱和性 离子电荷数 键长
成键原子轨道 有方向性和 的最大重叠 饱和性
整理与归纳 晶体比较和判断
思考2. 在金刚石晶体中每个碳原子连接
有几个共价键？
4个
思考3. 在金刚石晶体中碳原子个数与CC共价键个数之比是多少？ 1:2
？ 8个
思考5. 在金刚石晶体中最小环是几元 环？
六元环
思考6. 在金刚石晶体中每个碳原子被几
个最小环共用？ 12个 思考7. 在金刚石晶体中每个最小环拥有 几个C原子？
1／2个
【迁移应用】关于金刚石的下列说法中，错
误的是（ D）。
A．晶体中不存在独立的分子
B．碳原子间以共价键相结合
C．是硬度最大的物质之一
D．化学性质稳定，即使在高温下 也不会与氧气发生反应
【问题探究2】水晶的结构
Si O
109º 28´
180º
共价键
思考1：在SiO2晶体中每个硅原子周围紧邻
• 某些氧化物：
二氧化硅（ SiO２）晶体
3.原子晶体的物理特性
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构，所以
原子晶体的 （1）熔点和沸点高 （2）硬度大 （3）一般不导电 （4）且难溶于一些常见的溶剂
【问题探究1】金刚石的结构
109º 28´
共价键
思考1. 在金刚石晶体中每个碳原子周围 紧邻的碳原子有多少个？ 4个
原子晶体
１.概念：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．
构成原子晶体的粒子是原子，原子间以较强
的共价键相结合。 金 刚 石
2.常见的原子晶体
• 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： 碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体
三种晶体的比较 《顶尖》P55 熔沸点 典型实例
晶体类型 微粒 结合力 离子晶体 离子 离子键
较高 NaCl、CsCl
干冰
分子晶体 分子 范德华力 较低 原子晶体 原子 共价键
很高
金刚石
问题解决
1. 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？ （ P51 ） 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，晶体熔点越高 金刚石 ＞ 碳化硅 ＞ 晶体硅 2. “具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种 说法对吗？为什么？
【迁移应用】碳化硅的晶体有类似金刚石的
个最小环共用？ 12个
思考7. 在SiO2晶体中每个最小环拥有
1／2 几个硅原子？几个氧原子？1
思考8.一个晶胞中拥有几个硅原子？O?
8 16
【迁移应用】在二氧化硅晶体中，原子未排 列成“紧密堆积”结构，其原因是（ B ）。 A．共价键具有饱和性 B．共价键具有方向性 C．二氧化硅是化合物 D．二氧化硅是由非金属元素的原子构成的
结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。
它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是（ ）。 AC
A．熔点从高到低的顺序是：
金刚石＞碳化硅＞晶体硅
B．熔点从高到低的顺序是： 金刚石＞晶体硅＞碳化硅 C．三种晶体中的结构单元都是正四面体结构 D．三种晶体都是原子晶体且均为电的良导体
P51 整理与归纳
化学键
金属键
每个氧原子连接有几个共价键？ 2个
思考5. 在SiO2晶体中最小环是几元 环？
十二元环
思考6. 在SiO2晶体中每个硅原子被几
几种类型化学键的比较 键的方向性 和饱和性 影响键强弱 的因素
成键本质
金属离子和 自由电子间 的静电作用
没有方向性和 金属原子半 径和价电子 饱和性 数
离子键 共价键
阴阳离子间 的静电作用
没有方向性 离子半径和 和饱和性 离子电荷数 键长
成键原子轨道 有方向性和 的最大重叠 饱和性
整理与归纳 晶体比较和判断
思考2. 在金刚石晶体中每个碳原子连接
有几个共价键？
4个
思考3. 在金刚石晶体中碳原子个数与CC共价键个数之比是多少？ 1:2
？ 8个
思考5. 在金刚石晶体中最小环是几元 环？
六元环
思考6. 在金刚石晶体中每个碳原子被几
个最小环共用？ 12个 思考7. 在金刚石晶体中每个最小环拥有 几个C原子？
1／2个
【迁移应用】关于金刚石的下列说法中，错
误的是（ D）。
A．晶体中不存在独立的分子
B．碳原子间以共价键相结合
C．是硬度最大的物质之一
D．化学性质稳定，即使在高温下 也不会与氧气发生反应
【问题探究2】水晶的结构
Si O
109º 28´
180º
共价键
思考1：在SiO2晶体中每个硅原子周围紧邻
• 某些氧化物：
二氧化硅（ SiO２）晶体
3.原子晶体的物理特性
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构，所以
原子晶体的 （1）熔点和沸点高 （2）硬度大 （3）一般不导电 （4）且难溶于一些常见的溶剂
【问题探究1】金刚石的结构
109º 28´
共价键
思考1. 在金刚石晶体中每个碳原子周围 紧邻的碳原子有多少个？ 4个
原子晶体
１.概念：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．
构成原子晶体的粒子是原子，原子间以较强
的共价键相结合。 金 刚 石
2.常见的原子晶体
• 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： 碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体
三种晶体的比较 《顶尖》P55 熔沸点 典型实例
晶体类型 微粒 结合力 离子晶体 离子 离子键
较高 NaCl、CsCl
干冰
分子晶体 分子 范德华力 较低 原子晶体 原子 共价键
很高
金刚石
问题解决
1. 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？ （ P51 ） 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，晶体熔点越高 金刚石 ＞ 碳化硅 ＞ 晶体硅 2. “具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种 说法对吗？为什么？
【迁移应用】碳化硅的晶体有类似金刚石的
个最小环共用？ 12个
思考7. 在SiO2晶体中每个最小环拥有
1／2 几个硅原子？几个氧原子？1
思考8.一个晶胞中拥有几个硅原子？O?
8 16
【迁移应用】在二氧化硅晶体中，原子未排 列成“紧密堆积”结构，其原因是（ B ）。 A．共价键具有饱和性 B．共价键具有方向性 C．二氧化硅是化合物 D．二氧化硅是由非金属元素的原子构成的
结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。
它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是（ ）。 AC
A．熔点从高到低的顺序是：
金刚石＞碳化硅＞晶体硅
B．熔点从高到低的顺序是： 金刚石＞晶体硅＞碳化硅 C．三种晶体中的结构单元都是正四面体结构 D．三种晶体都是原子晶体且均为电的良导体
P51 整理与归纳
化学键
金属键