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。
原子晶体的物理性质
阅读课本上的资料卡片，了解什么是莫氏硬度 ：
石墨晶体的结构
石墨的C原子杂化方式为____，最小环为_6__元环，该环是____平 面型的。每个C原子周围有_1__个单电子，所以石墨能____导电 。
石墨的单电子形成了大π键，C—C键强度高于一般C—C σ 键 ，故石墨熔、沸点很高（高于金刚石）。
石墨晶体的结构
石墨层间以范德华力结合，层内则以共价键结合，因此石墨 为混合型晶体。
空间结、石墨的比较 ：
正四面体空间网状 六边形平面层状
共价键
共价键与范德华力
6个原子不同面 6个原子同面
4
3
6×1/6=1
6×1/2=3
6×1/12=1/2
6×1/3=2
练习
BBr3的熔点是 -46℃，SiC的熔点是2700℃。根据熔点分析， BBr3可能属于____________晶体，SiC可能属于____________晶体 。
练习
BN（氮化硼）和CO2中的化学键均为共价键，BN的熔点高且 硬度大，而CO2的晶体干冰却松软而且极易升华。由此可判 断，CO2是__________晶体，而BN可能是___________晶体。
原子晶体的物理性质
阅读课本上的科学视野，了解金刚石的形成和人工合成 ：
天然金刚石的形成：高温、高压、长时间在地幔中形成的 金。刚石的人工合成：高压合成和低压合成 。
石墨晶体的结构
金刚石的高压合成：以石墨为原料 。
高温高压
石墨
金刚石
石墨晶体的结构
我们来看石墨晶体的结构 ：
石墨为__层__状___结构，各层之 间以_范___德__华__力___结合，容易 __滑__动___，所以石墨_很___软___ 。
(3)1 mol SiO2中含_4___mol Si—O键 。
金刚石和二氧化硅
SiO2用途广泛，是制造水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光 电池、芯片和光导纤维的原料。
单晶硅
单晶硅制作的芯片
二氧化硅 光导纤维
硅太阳能电池
原子晶体的物理性质
原子晶体汽化或熔化时破坏的是_共___价__键___ 。金刚石中C—C共价键的键长很短，键能很大，这一结构使金 刚石在所有已知晶体中硬度最大，且熔点也很高。
键能：347.7 kJ/mol 熔点：大于3550 ℃ 硬度：很大
原子晶体的物理性质
原子晶体的物理性质有以下特点 ：
很高 很大 不溶 一般不导电（硅是半导体 ） 成键元素原子半径越_小___，共价键键能越大，熔沸点越高____， 硬度越_大___。
原子晶体的物理性质
常见的原子晶体有哪些呢 ？ (1)某些非金属单质，如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)等 ； (2)某些非金属化合物，如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)等 ； (3)某些氧化物，如SiO2、Al2O3等 。
：
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。
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
我们再来看SiO2的晶体结构
金刚石是原子晶体，我们来看它的晶体结构 ：
共价键
金刚石和二氧化硅
思考下列问题：(1)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？形成的空间结构？(2)最小 C 环由多少个 C 构成？它们是否在同一平面内？(3)金刚石 中 C 数和 C—C 键数的比为多少？
金刚石和二氧化硅
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。
干冰晶胞
分子晶体
典型的分子晶体有哪些 ？ 非金属氢化物（如H2O）；非金属单质（如C60）；非金 属氧化物（如SO2）；酸（如HNO3）；有机物（如乙醇 ）。 分子晶体通常具有什么样的物理性质 熔 ？沸点低，易升华；硬度小；固态或熔融态均不导电等 。