第三单元共价键原子晶体.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,原子晶体,原子晶体,1,、定义：原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。,2,、构成微粒：,3,、微粒之间的作用：,4,、气化或熔化时破坏的作用力：,5,、物理性质：,熔沸点高,，,硬度大,，难溶于一般溶剂。,共价键键能越大，熔沸点越高，硬度越大,原子,共价键,共价键,掌握,6,、常见原子晶体,（,1,）某些非金属单质：硼（,B,）、硅（,Si,）、金刚石（,C,）等,（,2,）某些非金属化合物：,SiC,、,BN,等,（,3,）某些氧化物：,SiO,2,109,28,金刚石的晶体结构示意图,共价键思考：,（,1,）在金刚石晶体中,每个,C,与多少个,C,成键？形成怎样的空间结构？每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？,（,2,）在金刚石晶体中，,C,原子个数与,CC,键数之比为多少？,（,3,）,12,克金刚石中,CC,键数为多少,N,A,？,金刚石的结构特征,：在金刚石晶体里,每个碳原子都采取,SP,3,杂化，被相邻的,4,个碳原子包围，以共价键跟,4,个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心。,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。,金刚石晶体中所有的,CC,键长相等，键角相等（,10928,）；,晶体中最小的碳环由,6,个碳原子组成，且不在同一平面内；,晶体中每个,C,参与了,4,条,CC,键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故,C,原子与,CC,键数之比为：,1,：（,4 x,）,=1,：,2,180,109,28,Si,o,二氧化硅的晶体结构示意图,共价键,思考,1,：在,SiO,2,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？在,SiO,2,晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？,思考,2,：在,SiO,2,晶体中每个硅原子连接有几个共价键？每个氧原子连接有几个共价键？硅原子个数与,Si,O,共价键个数之比是多少？氧原子个数与,SiO,共价键个数之比是多少？,思考,3,:,在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成,?,SiO,2,的结构特征,：在,SiO,2,晶体中,1,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，,SiO,2,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。,1mol SiO2,中含,4mol,Si,O,键,最小的碳环是由,6,个,Si,原子和,6,个,O,原子组成的,12,元环。,教科书,P51,晶体硅（,Si,）,、金刚砂（,SiC,）都是与金刚石相似的,原子,晶体，请根据表,3-6,中,数据分析,其熔点、,硬度的大小与其结构之间的关系,。,键长,:C,C C,Si C,Si,Si-Si,所以熔点,、,硬度,:,金刚石,SiC,Si,结构相似的,原子晶体，成键的原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高,硬度,越,大,。,晶体类型,离子晶体,金属,晶体,原子晶体,离子键,金属键,共价键,金属阳离子和自由电子,原子,少数很高或很低,NaCl,、,CsCl,微粒,微粒间作用力,熔沸点,典型实例,三种晶体的比较,金刚石,Cu,、,A l,很高,较高,离子,1,、下列物质属于分子晶体的化合物是（）,A,、石英,B,、硫磺,C,、干冰,D,、食盐C,2,、干冰气化时，下列所述内容发生变化的是,A,、分子内共价键,B,、分子间作用力,C,、分子间距离,D,、分子间的氢键,BC,3,、冰醋酸固体中不存在的作用力是（）,A,、离子键,B,、极性键,C,、非极性键,D,、范德华力,A,练 习,4,、,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,2200,，熔融态不导电；,_,B,、,溴化铝，无色晶体，熔点,98,，熔融态不导电；,_,C,、,五氟化钒，无色晶体，熔点,19.5,，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；,_,D,、,物质,A,，,无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电,_,离子晶体,原子晶体,分子晶体,分子晶体,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,_,，每个,C,完全拥有,C,C,数为,_,石墨中,C,C,夹角为,120,，,C,C,键长为,1.4210,10,m,层间距,3.35,10,10,m,2,32,练习,1,、金刚石（晶体硅结构与此类似）,（,1,）由图中观察可知：每个碳原子被相邻的,4,个碳原子包围，以共价键跟,4,个碳原子接合，形成四面体。这些四面体向空间发展，构成一个坚实的、彼此联结的空间网状晶体。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：,*,/,：*,/,：,5.,单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据,金刚石,晶体硅,晶体硼,熔点,3823,1683,2573,沸点,5100,2628,2823,硬度,10,7.0,9.5,晶体硼的晶体类型属于,_,晶体，理由是,_,。,已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有,20,个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有,1,个,B,原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由,_,个硼原子构成。其中,BB,键的键角为,_,。共含有,_,个,BB,原子,熔点高、硬度大,12,60,30,4,、水分子间存在着氢键的作用，使水分子彼此结合而成（,H2O,n,。在冰中每个水分子被,4,个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体，其结构如图：试分析：,1mol,冰中有,mol,氢键？,H,2,O,的熔沸点比,H,2,S,高还是低？为什么？,已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？,2,氢键,由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶点的,4,个分子相互吸引，形成空隙较大的网状体，密度比水小，所以结的冰会浮在水面上,原子晶体的物理特性,在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体的,熔点和沸点高,硬度大,一般不导电,且难溶于一些常见的溶剂,常见的原子晶体,某些非金属单质：,金刚石,（,C,）、晶体硅,(Si),、晶体硼（,B,）等,某些非金属化合物：,碳化硅（,SiC,）晶体、氮化硼（,BN,）晶体,某些氧化物：,二氧化硅（,SiO,2,）晶体,、,Al,2,O,3,晶体,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,金刚石硅锗,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？,1.2003,年美国,科学,杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将,CO,2,加热到,1800K,，成功制得了类似石英的,CO,2,原子晶体。下列关于,CO2,晶体的叙述中不正确的是,(),A.,晶体中,C,、,O,原子个数比为,12,B.,该晶体的熔点、沸点高、硬度大,C.,晶体中,C,O,C,键角为,180,D.,晶体中,C,、,O,原子最外层都满足,8,电子结构,C,练 习,2.,氮化硅是一种新合成的材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间的作用力都相同的是,(),A.,硝石和金刚石,B.,晶体硅和水晶,C.,冰和干冰,D.,萘和蒽,B,练 习,3.,碳化硅（,SiC,）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体金刚石晶体硅碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是 （）,A.B.,C.D.,A,练 习,4.,氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在,1300,反应获得。,(1),氮化硅晶体属于,_,晶体。,(2),已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且,N,原子和,N,原子，,Si,原子与,Si,原子不直接相连，同时每个原子都满足,8,电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式,_.,(3),现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为,_.,原子,Si,3,N,4,练 习,3SiCl,4,+2N,2,+6H,2,=Si,3,N,4,+12HCl强热,石墨的晶体结构,石墨晶体是,层状结构,，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子都与其他,3,个,碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构。在层与层之间，是以分子间作用力相结合的。由于同一层的碳原子间以较强的共价键结合，使石墨的熔点很高。但由于层与层之间的分子间作用力较弱，容易滑动，使石墨的硬度很小。像石墨这样的晶体一般称为,过渡型晶体或混合型晶体,。,仔细观察左边的示意图后，回答下列问题：,金刚石与石墨的熔点均很高，那么二者熔点是否相同？为什么？若不相同，哪种更高一些？,1.5510,-10,m,1.4210,-10,m,金刚石与石墨的比较,比较内容,金刚石,石墨,晶体形状,晶体中的成键作用力,最小碳环和个数,碳原子成键数,每个环节键的平均数与计算方法,每个环节原子的平均数与计算方法,正四面体空间网状,正六边形平面层状,共价键,共价键与范德华力,6,个原子不同面,6,个原子同面,4,3,6,1/6=1,6,1/2=3,6,1/12=1/2,6,1/3=2,(1),层状结构,最小碳环为平面正六边形,即为六元环,(,在同一平面上,),。,(2),每个碳原子为,3,个六元环所共有,每个,C-C,键为,2,个六元环所共有。,(3),每个六元环中平均含有碳原子,=6,1/3=2,每个六元环中平均含有,C-C,键,=6,1/2=3,即碳原子数,:C-C,键键数,=2:3,小结：,