人教版高中化学选修3 物质结构与性质 第三章 第二节 分子晶体与原子晶体(第2课时).ppt

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原子晶体
石 墨 晶 体 结 构
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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 为___，2完全拥 有C－C数为 ___
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石墨中C－C夹 角为120☉， C－C键长为 1.42×10－10 m 层间距
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原子晶体
3、C60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示（石墨 仅表示出其中的一层）
（1）C60、金刚石和石墨三者互为 B ；
A、同分异构体
B、同素异形体
C、同系物
D、同位素
（2）固态时，C60属于 分子 （填“离子”、“原子”
或“分子”）；
（3）硅晶体的结构跟金刚石相似，1mol硅晶体中含有硅硅
共价键
由最少碳原子形成环的形状与
个数
６个原子不同面
共价键与范德华力 ６个原子同面
碳原子成键数
４
３
每个环上键的平均数 每个环上原子的平均数
6×1/6=1 6×1/12=1/2
6×1/2=3 6×1/3=2
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原子晶体
小结2：分子晶体与原子晶体的比较
晶体类型
概念 组成微粒
作用力 熔沸点 硬度 溶解性 导电性
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原子晶体
Si O
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180º 109º28´
共价键
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原子晶体
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。
知识拓展－石墨
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。
思考：只由原子形成的晶体一定是原子晶体吗？
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原子晶体
某些原子晶体的熔点和硬度
原子晶体 熔点/0C 硬度
金刚石 ＞3550
10
氮化硼 3000 9.5
碳化硅 2700 9.5
石英 1710
7
硅 1410 6.5
锗 1211 6.0
2、原子晶体的性质
晶体类型 熔、沸点（高低）
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原子晶体
资料 莫氏硬度
莫氏硬度是表示矿物硬度的一种标准，1824年由德 国矿物学家莫斯（Frederich Mohs）首先提出。确定这 一标准的方法是，用棱锥形金刚石钻针刻划所试矿物的表 面而产生划痕，用测得的划痕的深度来表示硬度。
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原子晶体
1mol金刚石中含有的C-C共价键数 2mol。
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原子晶体
（2） 二氧化硅 Si O
二氧化硅
金刚石
4、常见的原子晶体类型
（1）某些非金属单质：硼（B）硅（Si）锗（Ge）
（2）某些非金属化合物：碳化硅（SiC） 氮化硼（BN）
（3）某些氧化物：二氧化硅（ SiO２） Al2O3晶体
硬度 溶解性 导电性
原子晶体
很高 很大 不溶 一般不导电（硅是半导体）
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原子晶体
3、典型的原子晶体
（1）金刚石
键能：
109º28´ 347.7kj/mol 熔点：
大于35500C
154pm
硬度：很大
在金刚石晶体中每个碳原子被周围4个碳原子包围,处于中心的 该碳原子以共价键与周围4个碳原子结合,成为正四面体型结构,碳以SP3 杂化轨道形成共价键。这些结构向空间发展,构成彼此联结的立体网状 结构,其中形成的最小环中含6个碳原子。每个碳原子被12个环共用。
5、石墨及其结构（混合型晶体）
空间层状结构
空间结构俯视图
石墨中C－C夹角为： 1200， C－C键长： 1.42×10－10 m
层间距： 3.35× 10－10 m
练习：如图所示，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
，每个C
完全拥有C－C数为
。
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原子晶体
新课标人教版高中化学课件系列
选修3 物质结构与性质 第三章 晶体结构与性质 第二节 分子晶体与原子晶体
第2课时
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原子晶体
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。
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？
原子晶体
相邻原子间以共价键相结 合而形成空间网状结构
原子 共价键
很高
很大
不溶于任何溶剂
不导电，个别为半导体
分子晶体
分子间以分子间作用 力结合
分子
分子间作用力
较低
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
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原子晶体
练习
1、下列各组物质的晶体中，化学键的类型相
同，晶体的类型也相同的是（ B ）
A. SO2和SiO2 B. CO2和H2O
C. BN和HCl
D. CCl4和KCl
2、下列物质的晶体直接由原子构成的一组是
（ C）
①CO2 ②SiO2 ③晶体Si ④白磷 ⑤氨基乙酸 ⑥Fe ⑦Na2O ⑧固态 He A. ①②③④⑤⑥⑦⑧ B. ②③④⑥⑧
C. ②③⑧
D. ①②⑤⑦⑧
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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。
③1mol SiO2中含4mol Si—O键
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原子晶体
二、原子晶体
１、概念：所有的相邻原子间都以共价键 相结合而形成空间立体网状结构的晶体。
注：（1）构成原子晶体的粒子是原子， （2）原子间以较强的共价键相结合。 （3）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。
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原子晶体
交流与研讨
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？ 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？ 解释：不对，分子晶体中通常也含有共价键， 如CO2、O2,某些离子晶体中也含共价键，如 NaOH、NH4Cl
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原子晶体
6、科学视野 （1）金刚石
（2）天然金刚石的形成 高温、高压、长时间在地幔中形成的。
（3）金刚石的人工合成 ① 高压合成
②低压合成
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原子晶体
小结1：金刚石、石墨的比较
项目 晶体形状
金刚石
正四面体空间网状
石墨
六边形平面层状
晶体中的键或作用力
单键的数目约是 2 NA个。硅、氧原子形成的最小环上氧
原子的数目是 6
；
（4）石墨层状结构中，平均每个正六边形占有 2 个碳原子。
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Thanks 谢谢您的观看！
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3.35× 10－10 m
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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（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？
石墨为混合键型晶体。