資源簡介

(共20張PPT)
第二節　分子晶體與共價晶體
第2課時　共價晶體
第三章　晶體結構與性質
[學習目標]
1.能辨識常見的共價晶體，并能從微觀角度分析共價晶體中各構成
微粒之間的作用和對共價晶體物理性質的影響(重點)。
2.能利用共價晶體的通性推斷常見的共價晶體，并能利用均攤法對
晶胞進行分析(重、難點)。
知識回顧
什么是分子晶體？分子晶體通常具有的物理性質？
只含有分子的晶體；硬度小，熔、沸點低，不導電。
下圖為金剛石的結構，猜測是否為分子晶體？
硬度大，構成微粒為原子。
否，為共價晶體。
一、共價晶體的概念及性質
1. 概念
相鄰原子間都以共價鍵結合，整個晶體是一個共價鍵三維骨架結構。
2. 粒子及粒子間的相互作用
構成微粒：原子
存在的作用力：
共價鍵
3.常見的共價晶體與物質類別
(1)某些非金屬單質：晶體硼、晶體硅、晶體鍺、金剛石等。
(2)某些非金屬化合物：碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等。
(3)某些氧化物：二氧化硅(SiO2)等。
B
C
4.共價晶體的物理性質
——熔、沸點很高；硬度很大
(1)由于原子間以較強共價鍵相結合，熔化時破壞共價鍵需要很高的溫度，所以熔點高。
(2)結構相似，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點越高。
試分析原因？
r與熔點關系？
一、共價晶體的概念及性質
1.正誤判斷
(1)由原子直接構成的晶體一定是共價晶體
(2)共價晶體在固態或熔化時均不導電
(3)共價晶體由于硬度及熔、沸點都較高，故常溫時不與其他物質反應
(4)二氧化硅和干冰雖然是同一主族的氧化物，但屬于不同的晶體類型
√
×
×
×
應用體驗
一、共價晶體的概念及性質
應用體驗
2.下列有關共價晶體的敘述錯誤的是
A.共價晶體中只存在共價鍵
B.共價晶體具有三維骨架結構
C.共價晶體中不存在獨立的分子
D.共價晶體熔化時不破壞共價鍵
√
一、共價晶體的概念及性質
應用體驗
3.下表是某些共價晶體的熔點和硬度，分析表中的數據，判斷下列敘述正確的是
①構成共價晶體的原子種類越多，晶體的熔點越高
②構成共價晶體的原子間的共價鍵的鍵能越大，晶體的熔點越高
③構成共價晶體的原子半徑越大，晶體的硬度越大
④構成共價晶體的原子半徑越小，晶體的硬度越大
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
共價晶體 金剛石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 鍺
熔點/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
√
一、共價晶體的概念及性質
晶體熔、沸點和硬度的比較方法
(1)先判斷晶體類型。主要依據構成晶體的微粒及其微粒間的作用力。
一般來說熔、沸點和硬度，共價晶體高于分子晶體。
(2)對于同一類型的晶體
①共價晶體的熔沸點、硬度取決于共價鍵的強弱：
r原子越小，鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越強，熔點越高。
②分子晶體的熔、沸點高低取決于分子間作用力，分子間作用力與M有關，
同時還要考慮分子極性及是否存在氫鍵。
歸納總結
一、共價晶體的概念及性質
二、常見共價晶體的結構分析
1. 金剛石晶體
每個C以共價單鍵對稱地與相鄰的4個C結合
C—C—C夾角為109°28′
思考交流
1.晶體中，C的雜化方式？
2.最小碳環由多少個C組成？它們是否在同一平面內？
3.C數與C—C鍵數比為多少？
4.每個C被多少個六元環共用，1個碳環占有的碳原子數為多少？
sp3雜化
6個C組成；不在同平面內，最多有4個C在同一平面。
每個C形成4個C—C，每個C—C占有2個C，即C原子與C—C數目之比為1∶2。
每個C被12個六元環共用，1個碳環占有的碳原子為0.5個。
二、常見共價晶體的結構分析
2. 二氧化硅
(1)二氧化硅晶體
①1個Si和 個O形成4個共價鍵，每個O和 個Si相結合。
②1 mol SiO2中含 mol Si—O。
③最小環由 個Si和 個O構成。
④每個Si被 個12元環共用，每個O被 個12元環共用。
4
2
4
6
6
12
6
(2)低溫石英
頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈，
這一結構決定了它具有手性。
二、常見共價晶體的結構分析
應用體驗
1.正誤判斷
(1)金剛石晶體中最小碳環是六元環，且6個碳原子在同一平面內
(2)金剛石晶體中每個碳原子被12個碳原子環所共有，每個C—C被6個六元環共用
(3)1 mol金剛石晶體中含有4 mol碳碳鍵
(4)1 mol二氧化硅晶體中含有4 mol硅氧鍵
√
×
×
√
二、常見共價晶體的結構分析
應用體驗
2.下列關于SiO2晶體空間結構的敘述正確的是
A.最小的環上，有3個硅原子和3個氧原子
B.最小的環上，硅原子數和氧原子數之比為1∶2
C.最小的環上，有6個硅原子和6個氧原子
D.存在四面體結構單元，O原子處于中心，Si原子處于4個頂角
√
二、常見共價晶體的結構分析
應用體驗
3.金剛石晶胞結構如圖所示，回答下列問題。
(1)一個金剛石晶胞中含有_____個碳原子。
(2)已知晶胞參數為a pm，則金剛石的密度為____________ g·cm－3。
(3)晶體中兩個最近的碳原子之間的距離為______ pm。
(4)碳原子的半徑為r，則a、r有什么關系？
8
二、常見共價晶體的結構分析
自我測試
1.碳化硅(SiC)是一種晶體，具有類似于金剛石的結構，其中C原子和Si原子的位置是交替排列的。有下列三種晶體：①金剛石　②晶體硅　③碳化硅，它們的熔點從高到低的順序是
A.①③②
B.②③①
C.③①②
D.②①③
√
自我測試
2.美國LawrenceLivermore國家實驗室(LLNL)的V.Lota.C.S.Yoo和Cynn成功地在高壓下將CO2轉化為具有類似SiO2結構的共價晶體，下列關于CO2共價晶體的說法正確的是
A.熔點：金剛石>CO2共價晶體
B.在一定條件下，共價晶體轉化為CO2分子晶體是物理變化
C.CO2的共價晶體中存在范德華力，每1 mol CO2共價晶體中含有2NA個π鍵
D.CO2的共價晶體中，每個C原子周圍結合4個O原子，每個O原子與兩個C原子相結合
√
自我測試
3.Ga和As均位于元素周期表第四周期，砷化鎵(GaAs)是優良的半導體材料，可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等，其晶胞結構如圖所示，其中原子1的坐標為(0,0,0)，原子2的坐標為(1,1,1)。下列說法錯誤的是
B.根據元素周期律，原子半徑：Ga>As
C.GaAs的熔點為1 238 ℃，硬度大，晶體類型為共價晶體
√
自我測試
4.根據下表中三種物質(晶體)的熔點，簡要解釋熔點產生差異的原因：
物質 SiO2 SiCl4 SiF4
熔點/℃ 1 710 －70 －90.2
(1)SiO2和SiCl4：_______________________________________________
____________________________________________。
(2)SiCl4和SiF4：_______________________________________________
_________________________________________________________________________。
SiO2是共價晶體，微粒間作用力為共價鍵；SiCl4是分子晶體，分子間作用力為范德華力，故SiO2熔點高于SiCl4
SiCl4和SiF4均為分子晶體，分子間作用力均為范德華力，根據分子結構相似的物質，相對分子質量越大，范德華力越大，可知SiCl4熔點高于SiF4
本節內容結束

展開更多......

收起↑