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第2節 幾種簡單的晶體結構模型 課時2
1.了解幾種典型離子晶體、共價晶體的晶胞結構；
2.認識離子晶體、共價晶體的物理性質與晶體結構的關系。
聯想 · 質疑
聯想 · 質疑
構成微粒：
微粒間作用力：
陰、陽離子
離子鍵
當離子化合物以晶體形式存在時，晶體中的微粒會怎樣分布呢？
巖鹽
硬度大
熔點(801 oC)
一、離子晶體
1.離子晶體
(1)定義：陰、陽離子在空間呈現周期性重復排列所形成的晶體。
無方向性無飽和性
不等徑圓球的堆積
觀察 · 思考
觀察 · 思考
觀察氯化鈉晶體的微觀結構示意圖，你將如何截取氯化鈉晶體的晶胞？在你截取的晶胞中，實際包含的Na+與Cl-各是多少個？
Cl－
Na+
8× + 6× = 4
氯原子數 =
12× + 1= 4
鈉原子數 =
鈉離子和氯離子的個數比為:
1:1
"NaCl"這一化學式表示氯化鈉的組成，但不是分子的組成。
2.常見的離子晶體
晶胞
物質
晶胞中含 有粒子數
Na+
Cl－
Cs+
Cl－
S2-
Zn2+
Ca2+
F－
Li、Na、K和Rb的鹵化物，AgF、MgO等
CsBr、CsI、NH4Cl等
BeO、BeS等
BaF2、PbF2、CeO2等
Na+
Cl－
Cs+
Cl－
S2-
Zn2+
Ca2+
F－
：
：
：
：
：
：
：
：
4
4
1
1
4
4
4
8
3.晶格能
(2)意義：
(1)定義：將1mol離子晶體完全氣化為氣態陰、陽離子所吸收的能量。
吸收的能量越多，晶格能越大，離子間作用力越強，離子晶體越穩定。
(3)影響因素：
②離子電荷數：離子所帶電荷數越多，晶格能越大。
③與離子晶體的結構型式有關。
①核間距：陰、陽離子核間距越小，晶格能越大。
靜電作用
交流 · 研討
交流 · 研討
晶格能與晶體的熔點、硬度有怎樣的關系
晶格能越大，離子晶體的熔點越高
4.離子晶體的物理性質
(2)硬度：
(3)導電性：
(1)熔、沸點及揮發性：
(4)溶解性：
固體不導電,熔融狀態或溶于水發生電離,形成自由移動離子,能夠導電。
一般易溶于水,難溶于非極性溶劑。
離子晶體中，陰、陽離子間有強烈的相互作用(離子鍵)，要克服離子間的相互作用使離子晶體由固態變成液態或氣態，就需要較多的能量。因此，離子晶體的熔、沸點較高且難揮發。
硬而脆
Ⅰ.離子晶體中除含有離子鍵外，是否含有共價鍵
常見的離子晶體：
強堿、活潑金屬的氧化物和過氧化物、大多數鹽。
膽礬
CuSO4·5H2O
明礬
KAl(SO4)2·12H2O
瑩石
CaF2
重晶石
BaSO4
陰、陽離子
電中性分子
作用力
離子鍵
共價鍵
氫鍵
范德華力
思考與交流
二、共價晶體
1.共價晶體
(1)定義：相鄰原子間以共價鍵結合而形成的具有空間立體網狀結構的晶體。
構成微粒
微粒間作用力
非密堆積
(2)常見的共價晶體
硼(B)、金剛石(C)、硅(Si)、鍺(Ge)和灰錫(Sn)等
碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、二氧化硅(SiO2)和
剛玉(Al2O3)等
2.典型共價晶體的結構分析
(1)金剛石
4
1 ：2
在金剛石晶體中每個碳原子周圍緊鄰的碳原子有多少個？
在金剛石晶體中每個碳原子連接有幾個共價鍵？
在金剛石晶體中碳原子個數與C-C共價鍵個數之比是多少？
4
sp3
觀察 · 思考
觀察 · 思考
金剛石的晶胞示意圖
頂點
體內
面心
性質特點：
熔點高、硬度很大、性質十分穩定
結構特點：
①由于共價鍵的飽和性與方向性，使每個中心原子周圍排列的原子數目是有限的；
②所有原子間均以共價鍵相結合，晶體中不存在單個分子。
(1)金剛石
(2)碳化硅(SiC)——金剛砂
結構特點：
碳化硅晶體與金剛石結構相似，其空間結構中碳原子和硅原子交替排列。碳原子和硅原子個數之比為1∶1。
性質特點：
硬度大，具有耐熱性、耐氧化性和耐腐蝕性。
可用作磨料、耐火材料、電熱元件，制造機械工程的結構件、化學工程中的密封件等。
(3)硅(Si)晶體
把金剛石中的C原子換成Si原子，就得到晶體硅的結構模型，不同的是Si—Si鍵長C—C鍵長。
(4)二氧化硅(SiO2)
[思考]1 mol SiO2晶體中含有多少摩爾Si—O鍵
1 mol SiO2晶體中含有4 mol Si—O鍵。
不是。二氧化硅屬于共價晶體,沒有分子式,SiO2只表示硅原子與氧原子在晶體中的個數比。
[思考]二氧化硅的分子式是SiO2嗎
交流 · 研討
交流 · 研討
從表中的數據可以看出，盡管金剛石、碳化硅和晶體硅都是共價晶體且它們的結構相似，但是它們的熔點和硬度有較大差異，請討論產生這種差異的原因。
影響共價晶體熔點的主要因素——共價鍵
注意：共價晶體的熔、沸點不一定高于金屬晶體和離子晶體(如W>SiO2)。
對于結構相似的共價晶體來說,原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,晶體的穩定性越強。
由于共價晶體中原子間以較強的共價鍵相結合,故共價晶體:①熔點很高;②硬度大;③一般不導電;④難溶于溶劑。
3.共價晶體的物理性質
【練一練】
1.下列有關共價晶體的敘述不正確的是(　　)
A.金剛石和二氧化硅晶體的最小結構單元都是正四面體
B.含1 mol C的金剛石中C—C鍵數目是2NA,1 mol SiO2晶體中Si—O鍵數目是4NA
C.只由原子形成的晶體一定是共價晶體
D.SiO2晶體是共價晶體,所以晶體中不存在分子,SiO2不是它的分子式
C
稀有氣體分子是單原子分子,其構成的晶體不是共價晶體。
2.NaF、NaI、MgO均為離子化合物,這三種化合物的熔點高低順序是(　　)
①NaF　 ②NaI ?、跰gO
A.①>②>③ B.③>①>② C.③>②>① D.②>①>③
B
3.如圖所示是從NaCl或CsCl的晶胞結構中分割出來的部分結構圖，其中屬于從NaCl晶胞中分割出來的結構圖是(　　)
A．圖(1)和(3)
B．圖(2)和(3)
C．圖(1)和(4)
D．只有圖(4)
C
4.已知氮化碳晶體是新發現的高硬度材料,且構成該晶體的微粒間只以單鍵結合。下列關于該晶體的說法錯誤的是(　　)
A.氮化碳屬于共價晶體,比金剛石的硬度更大
B.該晶體中每個碳原子與4個氮原子相連,每個氮原子與3個碳原子相連,氮化碳的化學式為C3N4
C.該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子結構
D.該晶體與金剛石相似,都是原子間以非極性鍵形成空間網狀結構
D
5.根據表格數據回答下列有關問題:
已知NaBr、NaCl、MgO等離子晶體的核間距離和晶格能如下表所示:
NaBr NaCl MgO
離子的核間距/pm 290 276 205
晶格能/(kJ·mol-1) 787 3 890
①NaBr晶體比NaCl晶體晶格能　　　　(填“大”或“小”),主要原因是________________________________________。
②MgO晶體比NaCl晶體晶格能大,主要原因是———————————————————————————————。
③NaBr、NaCl和MgO晶體中,熔點最高的是　　　　。
小
NaBr的離子核間距比NaCl的大
氧化鎂晶體中的陰、陽離子所帶電荷更多,并且離子的核間距更小
MgO
兩種典型的晶體類型
離子晶體
共價晶體
定義
類型
晶格能
物理性質
定義
意義
影響因素
定義
常見物質
物理性質
Si、Ge、B、SiC、SiO2

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