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第二节 分子晶体与原子晶体
（第二课时） 原子晶体
【学习目标】
学生通过阅读教材，能根据物质组成或性质确定 原子晶体。 学生通过思考、讨论能分析典型原子晶体中金刚 石、二氧化硅的结构与性质。 学生通过学习，进一步理解共价键对物质性质的 影响，能比较常见分子晶体、原子晶体的性质。
【重难点】
分析金刚石、二氧化硅的结构与性质
思考1：干冰为什么沸点低？
思考2：由性质特点分析金刚石是否属于分子晶体
干冰
金刚石
熔点
很低
＞3550℃
沸点
很低
4827℃
金刚石晶体结构示意图
C
109º28´
共价键
二．原子晶体
1、概念：
相邻原子间均以共价键相结合而形成三维的共价键
wenku.baidu.com
网状结构的晶体。
思考：你怎么理解 “巨分子” “共价晶体” ？
2、结构特点： (1)构成粒子：原子。 (2)粒子间的作用：共价键。
（1）以金刚石为代表的一类 金刚石晶体是一种三维网状结构。
① 在金刚石晶体中, C采取sp3杂化, 每个C与4个C形成共价单键,构成 正四面体，键角：109°28′。 ②最小碳环由6个C原子组成，它们组成非平面六边形。 ③含1molC的金刚石中有2mol C-C 键.
(1)金刚石
①在晶体中每个碳原子以共价单键与___个碳原子相 结合，成为_____体。 ②晶体中C-C键夹角为____，碳原子采取了__杂化。 ③最小环上有____个碳原子。 ④晶体中碳原子个数与C—C键数之比为______，12g 金刚石中含有C—C_____mol。
①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。 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硅原子个数与Si－O共价键个数之比是1:4; 氧原子个数与 Si－O共价键个数之比是1:2 思考3:在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成?
（2）以SiO2为代表的一类
•某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、 晶体锗(Ge) •某些非金属化合物：碳化硅(SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体
已知：晶体硅、锗的结构和金刚石相同。 分析：三者熔点的高低顺序。
已知：碳化硅的结构与金刚石相似，1个碳原子 连接4个硅原子，1个硅原子连接4个碳原子。 试比较碳化硅与前三者的熔点。
4、常见原子晶体
（1）以金刚石为代表的一类 金刚石晶体是一种三维网状结构。
思考： 在金刚石晶体中, C采取何种杂化方式？ 每个C与多少个C成键？ 形成怎样的空间结构？键角？
（1）以金刚石为代表的一类 金刚石晶体是一种三维网状结构。 ① 在金刚石晶体中, C采取sp3杂化, 每个C与4个C形成共价单键,构成 正四面体，键角：109°28′。
(2)二氧化硅
①在晶体中，1个硅原子和__个氧原子形成___个共价键；
每个氧原子与___个硅原子相结合。故SiO2晶体中硅原子与 氧原子按_____的比例组成,二氧化硅每1个晶胞含有______
个硅氧键（Si－O） 。
②最小环上有___个原子；
③原硅酸根离子SiO44－的结构可表示为
；
二聚硅酸根离子Si2O76－中，只有硅氧键，它的结构可表示
（2）以SiO2为代表的一类
①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。 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。
思考2：硅原子个数与Si－O共价键个数之比是多少？ 氧原子个数与Si－O共价键个数之比是多少？
（2）以SiO2为代表的一类
一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔沸点就 越高。
例如，比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低：
原子半径：C < Si，则键长：C—C < C—Si < Si—Si，故键能： C—C > C—Si > Si—Si，熔点：金刚石 > 碳化硅 > 晶体硅。
思考与交流
• 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。
为
。
晶体硅晶胞和结构模型
晶体SiO2的多种重要用途：
制造： 水泥、 玻璃、 人造宝石、 单晶硅、光 导纤维
4、典型的原子晶体
•某些单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、 晶体硼（B）、晶体锗（Ge）
①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。 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硅原子个数与Si－O共价键个数之比是1:4; 氧原子个数与 Si－O共价键个数之比是1:2
③二氧化硅的晶体结构中,最小的环由12个原子构成（6个Si 和6个O）。
三态变化、 化学反应 都破坏它
3、原子晶体的物理特性及影响因素：
–熔点和沸点很高 –硬度大(金刚石在自然界中硬度最大) –一般不导电 –难溶于一些常见的溶剂 决定原子晶体物理性质的因素：
相邻原子间的共价键强弱
思考
• 原子晶体的化学式是否可以代表其分子式， 为什么？
• 为什么金刚石的熔沸点很高，硬度很大？ （阅读教材第68页，第三自然段）
• 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？
二氧化硅晶体结构示意图
Si O
109º28´
共价键
（2）以SiO2为代表的一类
思考1：在SiO2晶体中每个硅原子 周围紧邻的氧原子有多少个？每 个氧原子周围紧邻的硅原子有多 少个？在SiO2晶体中硅原子与氧 原子个数之比是多少？
思考： 最小碳环是几元环？ 它们是否在同一平面内？
（1）以金刚石为代表的一类 金刚石晶体是一种三维网状结构。
① 在金刚石晶体中, C采取sp3杂化, 每个C与4个C形成共价单键,构成 正四面体，键角：109°28′。 ②最小碳环是六元环，为非平面六边形。 思考：含1molC的金刚石中有多少C-C键？
II.晶体硅
以硅原子代
Si
替金刚石中
的碳原子，
便可得到晶
体硅的结构。
通常，结构相似的原子晶体，原子半径 越小，键长越短，共价键键能越大，熔沸点 越高。
对于同属于原子晶体的不同晶体
(1)晶体的熔沸点高低取决于共价键的键长和键能。
键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高。
(2)若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径 的大小。
（第二课时） 原子晶体
【学习目标】
学生通过阅读教材，能根据物质组成或性质确定 原子晶体。 学生通过思考、讨论能分析典型原子晶体中金刚 石、二氧化硅的结构与性质。 学生通过学习，进一步理解共价键对物质性质的 影响，能比较常见分子晶体、原子晶体的性质。
【重难点】
分析金刚石、二氧化硅的结构与性质
思考1：干冰为什么沸点低？
思考2：由性质特点分析金刚石是否属于分子晶体
干冰
金刚石
熔点
很低
＞3550℃
沸点
很低
4827℃
金刚石晶体结构示意图
C
109º28´
共价键
二．原子晶体
1、概念：
相邻原子间均以共价键相结合而形成三维的共价键
wenku.baidu.com
网状结构的晶体。
思考：你怎么理解 “巨分子” “共价晶体” ？
2、结构特点： (1)构成粒子：原子。 (2)粒子间的作用：共价键。
（1）以金刚石为代表的一类 金刚石晶体是一种三维网状结构。
① 在金刚石晶体中, C采取sp3杂化, 每个C与4个C形成共价单键,构成 正四面体，键角：109°28′。 ②最小碳环由6个C原子组成，它们组成非平面六边形。 ③含1molC的金刚石中有2mol C-C 键.
(1)金刚石
①在晶体中每个碳原子以共价单键与___个碳原子相 结合，成为_____体。 ②晶体中C-C键夹角为____，碳原子采取了__杂化。 ③最小环上有____个碳原子。 ④晶体中碳原子个数与C—C键数之比为______，12g 金刚石中含有C—C_____mol。
①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。 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硅原子个数与Si－O共价键个数之比是1:4; 氧原子个数与 Si－O共价键个数之比是1:2 思考3:在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成?
（2）以SiO2为代表的一类
•某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、 晶体锗(Ge) •某些非金属化合物：碳化硅(SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体
已知：晶体硅、锗的结构和金刚石相同。 分析：三者熔点的高低顺序。
已知：碳化硅的结构与金刚石相似，1个碳原子 连接4个硅原子，1个硅原子连接4个碳原子。 试比较碳化硅与前三者的熔点。
4、常见原子晶体
（1）以金刚石为代表的一类 金刚石晶体是一种三维网状结构。
思考： 在金刚石晶体中, C采取何种杂化方式？ 每个C与多少个C成键？ 形成怎样的空间结构？键角？
（1）以金刚石为代表的一类 金刚石晶体是一种三维网状结构。 ① 在金刚石晶体中, C采取sp3杂化, 每个C与4个C形成共价单键,构成 正四面体，键角：109°28′。
(2)二氧化硅
①在晶体中，1个硅原子和__个氧原子形成___个共价键；
每个氧原子与___个硅原子相结合。故SiO2晶体中硅原子与 氧原子按_____的比例组成,二氧化硅每1个晶胞含有______
个硅氧键（Si－O） 。
②最小环上有___个原子；
③原硅酸根离子SiO44－的结构可表示为
；
二聚硅酸根离子Si2O76－中，只有硅氧键，它的结构可表示
（2）以SiO2为代表的一类
①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。 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。
思考2：硅原子个数与Si－O共价键个数之比是多少？ 氧原子个数与Si－O共价键个数之比是多少？
（2）以SiO2为代表的一类
一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔沸点就 越高。
例如，比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低：
原子半径：C < Si，则键长：C—C < C—Si < Si—Si，故键能： C—C > C—Si > Si—Si，熔点：金刚石 > 碳化硅 > 晶体硅。
思考与交流
• 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。
为
。
晶体硅晶胞和结构模型
晶体SiO2的多种重要用途：
制造： 水泥、 玻璃、 人造宝石、 单晶硅、光 导纤维
4、典型的原子晶体
•某些单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、 晶体硼（B）、晶体锗（Ge）
①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。 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硅原子个数与Si－O共价键个数之比是1:4; 氧原子个数与 Si－O共价键个数之比是1:2
③二氧化硅的晶体结构中,最小的环由12个原子构成（6个Si 和6个O）。
三态变化、 化学反应 都破坏它
3、原子晶体的物理特性及影响因素：
–熔点和沸点很高 –硬度大(金刚石在自然界中硬度最大) –一般不导电 –难溶于一些常见的溶剂 决定原子晶体物理性质的因素：
相邻原子间的共价键强弱
思考
• 原子晶体的化学式是否可以代表其分子式， 为什么？
• 为什么金刚石的熔沸点很高，硬度很大？ （阅读教材第68页，第三自然段）
• 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？
二氧化硅晶体结构示意图
Si O
109º28´
共价键
（2）以SiO2为代表的一类
思考1：在SiO2晶体中每个硅原子 周围紧邻的氧原子有多少个？每 个氧原子周围紧邻的硅原子有多 少个？在SiO2晶体中硅原子与氧 原子个数之比是多少？
思考： 最小碳环是几元环？ 它们是否在同一平面内？
（1）以金刚石为代表的一类 金刚石晶体是一种三维网状结构。
① 在金刚石晶体中, C采取sp3杂化, 每个C与4个C形成共价单键,构成 正四面体，键角：109°28′。 ②最小碳环是六元环，为非平面六边形。 思考：含1molC的金刚石中有多少C-C键？
II.晶体硅
以硅原子代
Si
替金刚石中
的碳原子，
便可得到晶
体硅的结构。
通常，结构相似的原子晶体，原子半径 越小，键长越短，共价键键能越大，熔沸点 越高。
对于同属于原子晶体的不同晶体
(1)晶体的熔沸点高低取决于共价键的键长和键能。
键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高。
(2)若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径 的大小。