四大晶体-高三课件

四大晶体一、分子晶体

分子间以分子间作用力相互结合而成的晶体叫分子晶体。1.概念注意：（1）构成晶体的微粒：（2）微粒间作用：（3）气化或熔化时破坏的作用力：分子分子间作用力分子间作用力分子晶体有哪些物理特性，为什么？思考与交流(1)熔点、沸点较低，易升华；(2)较小的硬度；(3)一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。原因：2.物理特性：分子间作用力较弱3.典型的分子晶体：（1）所有非金属氢化物：H2O，H2S，NH3，

CH4，HX（2）部分非金属单质:X2，O2，H2，S8，P4，C60

、(稀有气体)（3）部分非金属氧化物:CO2，SO2，NO2，

P4O6，P4O10（4）几乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4（5）绝大多数有机物的晶体：乙醇，冰醋酸，蔗糖等大多数分子晶体的结构特点：分子的密堆积（与每个CO2分子距离最近的CO2分子共有12个）CO2晶胞冰中１个水分子周围有４个水分子冰的结构氢键具有方向性分子的非密堆积4.分子晶体结构特征（1）密堆积

有分子间氢键——氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙.这种晶体不具有分子密堆积特征。如：HF、NH3、冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。（2）非密堆积

只有范德华力，无分子间氢键——分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子，如：C60、干冰、I2、O2。了解思考与交流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？180º109º28´SiO共价键二氧化硅晶体结构示意图二、原子晶体

1、概念：原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。

注意：（1）构成微粒：原子（2）微粒之间的作用：共价键（3）气化或熔化时破坏的作用力：共价键思考：只由原子形成的晶体一定是原子晶体吗？晶体类型原子晶体熔、沸点（高低）硬度溶解性导电性2、原子晶体的性质

很高很大难溶一般不导电（硅是半导体）某些原子晶体的熔点和硬度原子晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/0C＞355030002700171014101211硬度109.59.576.56.03、常见原子晶体：（1）某些非金属单质:硼、硅、锗、金刚石等（2）某些非金属化合物:SiC、BN等（3）某些非金属氧化物:SiO2等金刚石二氧化硅SiO109º28´金刚石的晶体结构示意图共价键思考：金刚石（晶体硅结构与此类似）（1）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,每个C-C键长相等，键角均为109°28′。（2）晶体中最小环由____个C组成且不共面。6（3）晶体中C原子数与C－C键数之比为：(4)晶体中每个碳原子为____个环所共用。12

1：(4×1/2)=1:2180º109º28´SiO二氧化硅的晶体结构示意图共价键白球表示硅原子SiO2平面结构金刚石的结构SiO2结构1、SiO2最小的环有（）原子组成思考2、Si周围紧邻的O（）个３、O周围紧邻的Si（）个４、SiO2中Si、O个数比为（）５、１molSiO2含有（）molSi－O

SiO41241:22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，硬度越大。金刚石＞硅＞锗交流与研讨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？2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？

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。知识拓展－石墨石墨晶体结构石墨1、石墨为什么很软？2、石墨的熔沸点为什么很高？3、石墨属于哪类晶体？为什么？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。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。石墨为混合型晶体。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___，完全拥有C－C数为___石墨中C－C夹角为120°，C－C键长为1.42×10－10m层间距

3.35×10－10m23小结1：金刚石、石墨的比较项目金刚石石墨晶体形状晶体中的键或作用力由最少碳原子形成环的形状与个数碳原子成键数每个环上键的平均数每个环上原子的平均数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４３6×1/6=16×1/2=36×1/12=1/26×1/3=2小结2：晶体类型原子晶体分子晶体概念组成微粒

作用力熔沸点硬度溶解性导电性相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构分子间以分子间作用力结合原子分子共价键分子间作用力很高较低很大较小不溶于一般溶剂部分溶于水不导电，个别为半导体固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电1、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

；（2）固态时，C60属于

（填“离子”、“原子”或“分子”）；A、同分异构体B、同素异形体C、同系物D、同位素（3）硅晶体的结构跟金刚石相似，1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是

NA个。硅、氧原子形成的最小环上氧原子的数目是

；（4）石墨层状结构中，平均每个正六边形占有

个碳原子。B分子262金属共同的物理性质导电、导热、有延展性、有金属光泽等金属为什么具有这些共同性质呢?1、金属的结构电子气理论：由于金属原子的最外层电子数较少,容易失去电子成为金属离子,金属原子释放出的价电子不专门属于某个特定的金属离子,而为许多金属离子所共有,并在整个金属中自由运动,这些电子又称为自由电子。金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属原子维系在一起。三、金属晶体2、金属键：金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用叫做金属键（电子气理论）特征：金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特殊形式的键，这种键既没有方向性，也没有饱和性，金属键的特征是成键电子可以在金属中自由流动，使得金属呈现出特有的属性。金属阳离子所带电荷数越多、半径越小，则金属键越强。组成粒子：金属阳离子和自由电子3、金属晶体：通过金属键结合形成的单质晶体。金属单质和合金都属于金属晶体。微粒间作用力：金属键金属键越强，金属晶体的熔沸点越高。【思考1】已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减，试用金属键理论加以解释。【思考2】试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小。

同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数相同），从上到下，原子（离子）半径依次增大，则单质中所形成金属键依次减弱，故碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减。同周期元素，从左到右，价电子数依次增大，原子（离子）半径依次减弱，则单质中所形成金属键依次增强，故钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小顺序是：钠＜镁＜铝。【讨论1】

金属为什么易导电？4、金属晶体的结构与金属性质的内在

在金属晶体中，充满着带负电的“电子气”（自由电子），这些电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下，自由电子定向运动形成电流，所以金属容易导电。【讨论2】金属为什么易导热？“电子气”（自由电子）在运动时经常与金属离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的“电子气”（自由电子）能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属离子。“电子气”（自由电子）在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？

当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以在各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下发生形变，金属键也不易断裂。因此，金属都有良好的延展性。由于自由电子可吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。【讨论４】金属晶体结构为什么具有金属光泽和颜色

？金属原子在二维空间（平面）上有二种排列方式二、金属晶体的原子堆积模型

（a）非密置层

（b）密置层

金属晶体可以看成金属原子在三维空间中堆积而成.那么,非密置层在三维空间里堆积有几种方式？请比较不同方式堆积时金属晶体的配位数、原子的空间利用率、晶胞的区别。配位数=4配位数=6思考与交流晶胞的形状是什么？含几个原子？1、简单立方堆积[Po]配位数：空间占有率：每个晶胞含原子数：6152%2、体心立方堆积-----钾型金属晶体的堆积方式──体心立方堆积

非密置层的另一种堆积是将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中（IA，VB，VIB）配位数：空间占有率：每个晶胞含原子数：868%2123456

第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准

1，3，5位。(或对准2，4，6位，其情形是一样的)123456AB，

关键是第三层。对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。思考：密置层的堆积方式有哪些？

下图是此种六方紧密堆积的前视图ABABA

第一种是将第三层的球对准第一层的球。123456

于是每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式，形成六方紧密堆积。

配位数

。(同层

，上下层各

。)1263

第二种是将第三层的球对准第一层的

2，4，6位，不同于AB两层的位置，这是

C层。123456123456123456123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC

第四层再排A，于是形成

ABCABC三层一个周期。得到面心立方堆积。

配位数

。(同层

，上下层各

)1263镁型[六方密堆积]3、按密置层的堆积方式的第一种：六方密堆积配位数：空间占有率：每个晶胞含原子数：1274%2镁型[六方密堆积]（BeMgⅢBⅣBⅦB）4、铜型[面心立方]按密置层的堆积方式的第二种：面心立方堆积面心立方BCA配位数：空间占有率：每个晶胞含原子数：铜型[面心立方]BCA1274%4（ⅠBPbPdPt）1、定义：阴，阳离子通过离子键结合形成的晶体。（离子晶体实际就是离子化合物）四、离子晶体2、晶体中存在的微粒：阴、阳离子3、微粒间的作用力：离子键离子键越强，离子晶体的熔沸点越高。4、哪些类物质属于离子晶体？强碱、大多数盐、活泼金属氧化物或活泼金属过氧化物等具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，固态不导电，但熔化或溶于水后能导电。5