高中化学选修3.原子晶体资料.ppt

思考与交流 二．原子晶体（共价晶体） 观察·思考 2、原子晶体的物理特性 分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较 晶体类型 分子晶体 原子晶体 结 构 粒子间的作用力 性 质 硬度 溶、沸点 导电 溶解性 构成晶体粒子 分子 原子 分子间作用力 共价键 结构、性质 较小 较大 较低 很高 固态和熔融状态都不导电 不导电 相似相溶 难溶于常见溶剂 3、常见的原子晶体 【总结】非金属单质是原子晶体还是分子晶体的判断方法 （1）依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断：原子晶体的粒子是原子，质点间的作用是共价键；分子晶体的粒子是分子，质点间的作用是范德华力。 （2）记忆常见的、典型的原子晶体。 （3）依据晶体的熔点判断：原子晶体熔、沸点高，常在1000℃以上；分子晶体熔、沸点低，常在数百度以下至很低的温度。 （4）依据导电性判断：分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电；原子晶体多数为非导体，但晶体硅、晶体锗是半导体。 （5）依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。 ? 思考:1 为何CO2熔沸点低？而破坏CO2分子却比SiO2更难？ ??因为CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体，所以熔化时CO2是破坏范德华力而SiO2是破坏化学键。所以SiO2熔沸点高。破坏CO2分子与SiO2时，都是破坏共价键，而C—O键能Si-O键能，所以CO2分子更稳定。 思考2 怎样从原子结构角度理解金刚石、碳化硅和锗的熔点和硬度依次下降？ 因为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，所以熔点和硬度有如下关系：金刚石＞碳化硅＞锗。 109o28′ 共价键 思考：在金刚石晶体中，每个碳与周围多少个碳原子成键？形成怎样的空间结构？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？ 在金刚石晶体中，碳原子个数与C-C键数之比为多少？每个碳原子被几个六元环共有？ 12g金刚石C-C键数为多少NA？ ①金刚石中每个C原子以sp3杂化，分别与4个相邻的C 原子形成4个σ键，故键角为109°28′，每个C原子的配位数为4； ②每个C原子均可与相邻的4个C构成实心的正四面体，向空间无限延伸得到立体网状的金刚石晶体，在一个小正四面体中平均含有1+4×1/4 =2个碳原子； ③在金刚石中最小的环是六元环，1个环中平均含有6×1/12=1/2个C原子，含C-C键数为6×1/6=1； ④金刚石的晶胞中含有C原子为8个,内含4个小正四面体，含有C-C键数为16。 109o28′ Si O 共价键 ①二氧化硅中Si原子均以sp3杂化，分别与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子成键； ②晶体中的最小环为十二元环，其中有6个Si原子和6个O原子，含有12个Si-O键；每个Si原子被12个十二元环共有，每个O原子被6个十二元环共有，每个Si-O键被6个十二元环共有；每个十二元环所拥有的Si原子数为6×1/12=1/2，拥有的O原子数为6×1/6=1，拥有的Si-O键数为12×1/6=2，则Si原子数与O原子数之比为1：2。晶体中Si原子数与Si-O键之比为1：4。 思考3 原子晶体的化学式是否可以代表其分子式？ 不能。因为原子晶体是一个三维的网状结构，无小分子存在。 思考4 以金刚石为例，说明原子晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同？ （1）组成微粒不同，原子晶体中只存在原子，没有分子。 （2）相互作用不同，原子晶体中存在的是共价键。 石墨晶体结构 知识拓展－石墨 （1）石墨中C原子以sp2杂化； （2）石墨晶体中最小环为六元环，含有C 2个，C-C键为 3； （3）石墨分层，层间为范德华力，硬度小，可导电； （4）石墨中r（C-C）比金刚石中r（C-C）短。