《原子晶体》名师教案2.docVIP

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第三节分子晶体和原子晶体

第一课时原子晶体

学习目标

知识与技能

1通过阅读课本了解原子晶体的定义和常见的原子晶体。

2通过观察和想象掌握金刚石等原子晶体的结构特点和晶胞特点。

3通过“结构决定性质”的规律理解原子晶体的物理特性。

过程与方法

从结构理解原子晶体的性质，明确原子晶体的物理性质及化学变化特点和空间结构。

情感、态度与价值观

学会观察分析思考，会运用知识，培养学生学以致用

学习重点

晶体类型与性质之间的关系

学习难点

原子晶体的结构特点

学习方法

学生自学，分组讨论，教师讲授

教学过程

【新课引入】展示英国女王权杖上的“非洲之星”图片，引起学生对金刚石的好奇心，再讲述金刚石在化学上属于原子晶体，之后引入原子晶体的定义。

【板书】二、原子晶体

1、定义：相邻原子间以共价键相结合形成的空间网状结构的晶体，又被称作共价晶体或巨分子。

2、特点：组成粒子:原子。粒子间相互作用力：共价键。

不存在单个分子，化学式只表示其原子个数比。基本粒子是原子，并以共价键结合向空间发展形成空间网状结构。

3、【板书】常见的原子晶体有哪些呢？

【生】

1某些单质:金刚石(C),单晶硅(Si),锗(Ge),硼(B)等;

2某些非金属化合物:SiC,Si3N4,BN,AlN等。

3某些非金属氧化物如SiO2等。

4、【板书】原子晶体的物理性质

熔、沸点高，硬度大，一般不导电，难溶于一般溶剂。

【师】原子晶体中，各个原子都和数个其他原子以共价键相结合，使整个晶体形成了一个牢固的整体。由于原子晶体内键的饱和性和方向性，决定了这类晶体不具有象金属那样的延性、展性和良好的导电性；又由于共价键的结合能力比离子键的结合能力强，故一般来说，其熔点、沸点较高，硬度较大。

【学与问】1、怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？

答案：从碳到锗，核电荷数增大，电子层数增多，原子半径增大，C—C键、Si—Si键和Ge—Ge键的键长依次增大。键长越短，共价键越牢固，而熔化时破坏的是共价键，因此共价键的稳定性是C—C键Si—Si键Ge—Ge键。所以，金刚石、晶体硅和晶体锗的熔点和硬度依次下降。

5、【板书】常见原子晶体模型

⑴金刚石

【师】金刚石是世上已知最硬的物质，且熔点很高，是很名贵的宝石。人们把天然金刚石当作宝石珍藏已有三千余年历史。经过琢磨的金刚石称钻石，透光度高，纯净的钢厂无色透明，含杂质则呈蓝、黄、棕、绿、黑等色。至今世界上最大的金刚石是“非洲之星”，发现于1906年，质量为3025克拉。

金刚石是最典型的原子晶体。宏观上是由碳原子以共价单键结合而成的，其中，每

一个碳原子都和三个与其相邻的碳原子形成典型的正四面体共价键基团CC4，所有的CC4在空间连续分布，每一个碳原子的配位数均为4（如图所示）；若从图中取出一个立方单位，即为金刚石的晶胞（如图所示）。在金刚石晶胞中，顶点和面心上各有一个碳原子，另每个顶点上的碳原子和经过该顶点的三个面面心的碳原子所构成的正四面体的中心也含有一个碳原子，即每个金刚石晶胞中平均拥有4个碳原子。

问：⑴金刚石晶体中，1个碳原子与几个碳原子紧邻？形成的空间结构是什么样的构形？

⑵晶体中，最小碳环中的碳原子数为多少？共用同一碳原子数的碳环数为多少？

⑶晶体中，碳原子数与碳碳共价键数之比为多少？

答：⑴4、正四面体；⑵6、12；⑶1∶2。

【师】如将金刚石中的碳原子全部换成硅原子，那就是晶体硅；如在任意两硅原子之间插入一氧原子，那就是二氧化硅（SiO2）。同样都是原子晶体。

【练习】试根据模型分析:⑴二氧化硅晶体中，1个硅原子与几个氧原子紧邻？形成的空间结构是什么样的形状？

⑵晶体中，最小环中的原子总数为多少？

⑶晶体中，硅原子数与硅氧共价键数之比为多少？硅原子数与氧原子数之比为多少

答：⑴4,正四面体；⑵12；⑶1:4;1:2。

【师】金刚石的晶胞是立方体，试观察金刚石晶胞并描述特点。

答：每个立方体八个顶点各有1个C,6个面心个有1个C，内部有4个碳。每个碳与4个紧邻的碳原子形成正四面体结构，配位数为4。每个晶胞实际拥有8个碳：8×1/8+6×1/2+4=8。内部的4个碳原子处于立方体体对角线的1/4处。

【总结】=本节课的们学习了原子晶体，它是原子间以共价键相结合而形成的空间结构。

【随堂练习】

1、下列各组晶体中都属于原子晶体的是()

A碘，CO2，C60B食盐，白磷，二氧化硅

C金刚石，碳化硅，AlND铜，晶体硅，干冰

2、30gSiO2晶体中含有的Si-O键个数为()NA。

A1B2C3D4

3、金刚石晶胞密度是多大?设金刚石