人教版高中化学选修三 3.原子晶体实用课件

常见原子晶体
（1）某些非金属单质：硼（B）、硅（ Si）、锗（Ge）、金刚石（C）等 （2）某些非金属化合物：SiC、BN等 （3）某些氧化物：SiO2、Al2O3等
二、几种常见的原子晶体
金刚石的晶体结构示意图
109º28´
共价键
思考：
（1）在金刚石晶体中,C采取什 么杂化方式？每个C与多少个C成 键？形成怎样的空间结构？每个 碳原子周围紧邻的碳原子有多少 个？最小碳环由多少个碳原子组 成？它们是否在同一平面内？
由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面 体顶点的4个分子相互吸引，形成空隙较大的网状体 ，密度比水小，所以结的冰会浮在水面上
1.小说写菜大爷的儿子在外地工作， 多次提 出想接 老两口 过去一 块生活 ，这是 倒叙手 法，这 种写作 技巧的 运用， 避免了 平铺直 叙。
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二氧化硅的晶体结构示意图
Si
o
180º
109º28´
共价键
思考1：在SiO2晶体中每个硅原子周围紧
邻的氧原子有 4 个？每个氧原子周围紧 邻的硅原子有 2 个？在SiO2晶体中硅原 子与氧原子个数之比是 1:2？
思考2：在SiO2晶体中每个硅原子连接有
4 个共价键？每个氧原子连接有 2个共价
键？硅原子个数与Si－O共价键个数之比
感谢观看，欢迎指导！
3、分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：
A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态
不导电；________________ 原子晶体
B、溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融态不
导电；________________ 分子晶体
C、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶 于乙醇、氯仿、丙酮中；_______________
（2）在金刚石晶体中，C原子 个数与C—C键数之比为多少？
（3）12克金刚石中C—C键数 为多少NA？
典型的原子晶体
金刚石的结构特征：在金刚石晶体里
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晶体中每个C参与了4条C—C键的形成，而在 每条键中的贡献只有一半，故C原子与C—C键数 之比为：1 ：（4 x ½）= 1：2
（3）晶体中C原子数与C-C 键数之比为： ６*１/４：６*１/２＝１：２
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 数为___2，每个 C完全拥有C－ C数为___3∕2
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
③1mol SiO2中含4mol Si—O键
课堂小结：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 相邻原子间以共价键相结 分子间以分子间 合而形成空间网状结构 作用力结合
组成微粒 作用力 熔沸点 硬度 溶解性 导电性
原子 共价键 很大 很大 不溶于任何溶剂
不导电，个别为半导体
分子 分子间作用力
较小
较小 部分溶于水 固体和熔化状态 都不导电，部分 溶于水导电
知识拓展－石墨
石 墨 晶 体 结 构
石墨
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（高于金刚石）？
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π键），故熔沸点很高 。 3、石墨属于哪类晶体？为什么？
CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过 比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。
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 的熔沸点很高？
问题解决：
一、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
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：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。
分子晶体
4、水分子间存在着氢键的作用，使 水分子彼此结合而成（H2O）n。在 冰中每个水分子被4个水分子包围形 成变形的正四面体，通过“氢键”相 互连接成庞大的分子晶体，其结构如 图：试分析：
①1mol 冰中有 2 mol氢键？
②H2O的熔沸点比H2S高还是低？为
什么？ 分子间氢键
③已知氢键也有方向性，试分析为什 么冬季河水总是漂在水面上？
原子晶体
学习目标
掌握原子晶体的结构特征和物理性质 会分析简单的原子晶体的结构
问题展示
基础类： 1、什么是原子晶体？构成微粒？微粒间的相
互作用？ 2、原子晶体的物理性质？ 3、常见的原子晶体有哪些？ 提高类： 1、如何比较原子晶体的熔点高低？ 2、分析金刚石、晶体硅、二氧化硅晶体结构
。
思考与交流
× 分子式？如SiO2 是原子最简比，是最简式
SiO2的结构特征：在SiO2晶体中
①1个Si原子和4个O原子形成4个共价 键，每个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原子和O原 子按1：2的比例所组成的立体网状的 晶体。②最小的碳环是由6个Si原子和 6个O原子组成的12元环。
是 1:4 ？氧原子个数与Si－O共价键个 数之比是1:2 ？
3:在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由
12 个原子构成?
二氧化硅的晶体结构
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 （3）思考：原子晶体的化学式是否可以代表其
5、物理性质：
总结原子晶体有何物理特性：熔点和沸点 高 。
熔点一般上千度
硬度 大 。
一般 不 导电且 难 溶于一些常见的溶剂
6、原子晶体熔、沸点比较规律 一般来说，原子间键长越短，键能越 大 ，共价 键越 强 ，物质的熔沸点越 高，硬度越 大 。
思考：为何CO2熔沸点低？而破坏CO2分子却比 SiO2更难？
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石墨为混合键型晶体。
课堂练习 1、金刚石（晶体硅结构与此类似）
（1）由图中观察可知：每个碳原子被 相邻的4个碳原子包围，以共价键跟4 个碳原子接个，形成四面体。这些四 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。每个 C-C 键长相等，键角均为109。28`。
（2）晶体中最小环由__6__个C组成且不共面。