第三章-第二节-原子晶体

1、晶体晶体结构与性质结构与性质第三章第三章第二节第二节 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体第二课时第二课时上节回忆上节回忆1、下列物质中含有共价键的分子晶体是（、下列物质中含有共价键的分子晶体是（ ）A、SiO2 B、Ar C、葡萄糖、葡萄糖 D、HD2、下列物质的性质与氢键无关的是（）、下列物质的性质与氢键无关的是（）A、冰的密度比液态水的密度要小、冰的密度比液态水的密度要小B、NH3易液化易液化C、 NH3分子比分子比PH3分子稳定分子稳定D、氢氟酸是弱酸，而其他氢卤酸是强酸、氢氟酸是弱酸，而其他氢卤酸是强酸CDCCO2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

2、分子晶体。10928 SiO共价键共价键二氧化硅晶体结构示意图二氧化硅晶体结构示意图 () 概念概念:二、原子晶体1.定义定义：原子间以共价键相结合而形成的空原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体（间网状结构的晶体（巨分子巨分子）2.构成晶体的微粒构成晶体的微粒：原子原子3.粒子间粒子间的作用力的作用力：共价键共价键4.气化或熔化时破坏的作用力：气化或熔化时破坏的作用力：共价键共价键提醒提醒. 原子晶体中不存在单个分子，化学式不代表真实结构原子晶体中不存在单个分子，化学式不代表真实结构思考：思考：只由原子形成的晶体一定是原子晶体吗？只由原子形成的晶体一定是原子晶体吗？观察观察思考思考

3、对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？理特性？ (二二) 原子晶体的物理特性：原子晶体的物理特性：1.熔点和沸点很高熔点和沸点很高2.硬度大硬度大( (金刚石在自然界中硬度最大金刚石在自然界中硬度最大) )3.一般不导电一般不导电4.且难溶于一些常见的溶剂且难溶于一些常见的溶剂原因：相邻原子间的共价键较强原因：相邻原子间的共价键较强 (三三) 常见的原子晶体常见的原子晶体 某些非金属单质某些非金属单质：金刚石（金刚石（C）、晶体硅）、晶体硅(Si)、晶体硼（晶体硼（B）、晶体锗）、晶体锗(Ge) 某些非金属化合物某些非金属化合物：碳化硅

4、（碳化硅（SiC）晶体、）晶体、氮化硼（氮化硼（BN）晶体）晶体 某些氧化物某些氧化物：二氧化硅（二氧化硅（ SiO）晶体、）晶体、三氧化二铝三氧化二铝(Al2O3)晶体晶体10928 共价键思考：思考： （1）在金刚石晶体中）在金刚石晶体中,C采取什采取什么杂化方式？每个么杂化方式？每个C与多少个与多少个C成成键？最小碳环由多少个碳原子组键？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？成？它们是否在同一平面内？ （2）在金刚石晶体中，）在金刚石晶体中，C原子原子个数与个数与CC键数之比为多少？键数之比为多少？ （3）12克金刚石中克金刚石中CC键数键数为多少为多少NA？金刚石晶胞1.

5、金刚石结构特征：金刚石结构特征： 10928 154pm键能：键能：347.7kj/mol熔点：大于熔点：大于35500C硬度：很大硬度：很大在金刚石晶体里每个碳原子都采取在金刚石晶体里每个碳原子都采取SP3杂化，以共价键杂化，以共价键跟跟4个碳原子结合，形成正四面体；这些正四面体向空个碳原子结合，形成正四面体；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；间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体；金刚石晶体中所有的金刚石晶体中所有的CC键长相等，键角相等键长相等，键角相等（10928）；晶体中最小的碳环由）；晶体中最小的碳环由6个碳组成，且个碳组成，且不在同一平面内；

6、每个不在同一平面内；每个C原子被原子被12个环共有；个环共有；晶体中晶体中C原子与原子与CC键数之比为：键数之比为：1：2。 (四四) 典型典型原子晶体的原子晶体的结构结构18010928SiO共价键共价键1. 在在SiO2晶体中每个硅原子周围紧邻的氧原子有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？多少个？每个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个？在在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？2. 1mol二氧化硅的晶体含几摩的二氧化硅的晶体含几摩的Si-O键?3:在二氧化硅的晶体结构中在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原

7、子最小的环由几个原子构成构成?2. SiO2的结构特征：的结构特征： 在在SiO2晶体中每个晶体中每个Si原子周围结合原子周围结合4个个O原子；原子；每个每个O原子跟原子跟2个个Si原子相结合原子相结合；SiO2晶体是由晶体是由Si原子和原子和O原子按原子按1：2的比例所组成的立体网的比例所组成的立体网状的晶体状的晶体;最小的环是由最小的环是由6个个Si原子和原子和6个个O原原子组成的子组成的12元环元环；每个每个Si原子被原子被12个环共个环共有有;1mol SiO2中含中含4mol SiO键键。 (四四) 典型典型原子晶体的原子晶体的结构结构 一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色一种结晶

8、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。密度片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，活泼。具有耐腐蚀性，可以可以在空气或氧气中强在空气或氧气中强热燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂。热燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂。并并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。 知识拓展石墨知识拓展石墨 练习：如图所示，在石墨晶体的层状结构中，每一练习：如图所示，在石墨晶体的层状结构

9、中，每一个最小的碳环完全拥有碳原子数为个最小的碳环完全拥有碳原子数为_，每个，每个C完完全拥有全拥有CC数为数为 。石墨中石墨中CC夹角为：夹角为： 1200， CC键长：键长： 1.421010 m层间距：层间距： 3.353.35 10 101010 m m空间层状结构空间层状结构空间结构俯视图空间结构俯视图23/2知识拓展石墨知识拓展石墨（混合型晶体）（混合型晶体） 1 1、石墨为什么很软？、石墨为什么很软？2 2、石墨的熔沸点为什么很高（熔点高于金刚石）？、石墨的熔沸点为什么很高（熔点高于金刚石）？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动

10、，所以石墨很软。容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间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存在很强的共价键（大（大键）键），故熔沸点很，故熔沸点很高。高。石墨为混合键型晶体石墨为混合键型晶体。知识拓展石墨知识拓展石墨（混合型晶体）（混合型晶体）拓展拓展: :金刚石、石墨的比较金刚石、石墨的比较项目项目金刚石金刚石石墨石墨晶体形状晶体形状晶体中的键或作用力晶体中的键或作用力由最少碳原子形成环的由最少碳原子形成环的形状与个数形状与个数碳原子成键数碳原子成键数每个环上键的平均数每个环上键的平均数每个环上原子的平均数每个环上原子的平均数正四面体空间网状正四面体空间

11、网状六边形平面层状六边形平面层状共价键共价键共价键与范德华力共价键与范德华力个原子不同面个原子不同面个原子同面个原子同面61/6=161/2=361/12=1/261/3=2解释：结构相似的原子晶体，原子半解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高，金刚石硅锗熔点越高，金刚石硅锗交流与研讨交流与研讨1 1、怎样从原子结构角度理解金刚石、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？硅和锗的熔点和硬度依次下降？2 2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？这种说法对吗？为什么？

12、 分子晶体有什么特点？哪些晶体是分子分子晶体有什么特点？哪些晶体是分子晶体？晶体？ 原子晶体有什么特点？哪些晶体是原子原子晶体有什么特点？哪些晶体是原子晶体？晶体？ 氢键对分子晶体的结构与性质有何影响？氢键对分子晶体的结构与性质有何影响？ 总结对比原子晶体和分子晶体的差异。总结对比原子晶体和分子晶体的差异。讨论总结讨论总结晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体概念概念组成微粒组成微粒 作用力作用力熔沸点熔沸点硬度硬度溶解性溶解性导电性导电性小结小结2 2：判断晶体类型的方法：判断晶体类型的方法1、下列各组物质的晶体中，化学键的、下列各组物质的晶体中，化学键的类型相同，类型相同，晶体的

13、类型也相同的是（晶体的类型也相同的是（ ）A、SO2和SiO2B、CO2和H2OC、BN和HClD、CCl4和KClB2、下列物质的晶体直接由原子构成的一组是（、下列物质的晶体直接由原子构成的一组是（ ）CO2 SiO2 晶体晶体Si 白磷白磷 氨基乙酸氨基乙酸 Fe Na2O 固态固态HeA、 B、C、 D、C【随堂练习】【随堂练习】【随堂练习】【随堂练习】3、填空：氮化碳晶体是新发现的一种高硬度、填空：氮化碳晶体是新发现的一种高硬度材料，该晶体类型应该是材料，该晶体类型应该是_晶体。试根晶体。试根据物质结构知识推测氮化碳晶体与金刚石比较据物质结构知识推测氮化碳晶体与金刚石比较，硬度更大的是

14、，硬度更大的是_晶体，熔点较低的晶体，熔点较低的是是_晶体。晶体。原子原子氮化碳氮化碳金刚石金刚石键长：键长：CN CC4、认真观察二氧化硅晶体模型后填空：、认真观察二氧化硅晶体模型后填空：（1）二氧化硅晶体中最小环为）二氧化硅晶体中最小环为_元环；元环；（2）每个硅原子平均为）每个硅原子平均为_个最小环共用；个最小环共用；（3）每个最小环平均拥有）每个最小环平均拥有_个硅原个硅原子、子、 _个氧原子；个氧原子；（4）1 mol二氧化硅晶体中，含二氧化硅晶体中，含S-O共价键共价键 键数为键数为 _ ；（5）12g金刚石中，含金刚石中，含C-C共价键键数为共价键键数为_2NA12126(1/1

15、2)=0.56(1/6)=14NA【随堂练习】【随堂练习】5、石墨晶体的层状结构，层内、石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构，试回答为平面正六边形结构，试回答下列问题：下列问题：（1）图中平均每个正六边形占）图中平均每个正六边形占有有C原子数为原子数为_个、占有的碳个、占有的碳碳键数为碳键数为_个。个。（2）层内）层内7个六元环完全占有个六元环完全占有的的C原子数为原子数为_个，碳原子个，碳原子数目与碳碳化学键数目之比为数目与碳碳化学键数目之比为_.142:323【随堂练习】【随堂练习】解析：由于本题团簇分子指的解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是一个分子的具体结构，并

16、不是晶体中的最小的一个重复单是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所位，不能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。答案为：的数目就可以了。答案为：【随堂练习】【随堂练习】7、分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：、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、碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态不导电；，熔融态不导电；_B、溴化铝，无色晶体，熔点、溴化铝，无色晶体，熔点98 ，熔融态不导电；，熔融态不导电；_C、五氟化钒，无色晶体，熔点、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶于乙醇、，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中

17、；氯仿、丙酮中；_D、物质、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电_【随堂练习】【随堂练习】资料资料 莫氏硬度：莫氏硬度：某些原子的熔点和硬度某些原子的熔点和硬度“硬度是衡量固体软硬程度的指标。硬度有不同的硬度是衡量固体软硬程度的指标。硬度有不同的标度，最普通的硬度标度是划痕硬度，即莫氏硬度，标度，最普通的硬度标度是划痕硬度，即莫氏硬度，以固体互相刻划时出现刻痕的固体的硬度较低。全以固体互相刻划时出现刻痕的固体的硬度较低。全刚石不能被任何天然矿物刻划出封痕，因而是最硬刚石不能被任何天然矿物刻划出封痕，因而是最硬的。以金刚石的硬度为的。以金刚石的硬度为1010，以另，以另9 9种天然矿物为代表，种天然矿物为代表，可将莫氏硬度分为十度，可将莫氏硬度分为十度，C60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示（石墨仅表、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）示出其中的一层）（1）C60、金刚石和石墨三者互为、金刚石和石墨三者互为