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分子晶体与共价晶体（2）导学学案

课程内容：共价晶体的概念、结构特征、物理性质、常见共价晶体、晶体类型比较和应用

学习目标

⑴了解共价晶体的概念、构成微粒及微粒间作用力.

⑵掌握共价晶体的结构特点和物理性质，如熔点、硬度等及其与共价键的关系.

⑶能够辨识常见的共价晶体，并能运用均摊法对共价晶胞进行分析.

重点

⑴共价晶体的结构特点，如金刚石中碳原子的成键方式和空间构型等.

⑵共价晶体的物理性质与结构的关系，即原子半径、键长、键能等对共价晶体熔点、硬度等性质的影响.

难点

⑴理解共价晶体中原子间共价键的形成、强度及对晶体性质的影响机制，如为何共价晶体的熔点和硬度较高等.

⑵运用均摊法准确计算共价晶胞中原子的数目、共价键的数目等，并据此进一步分析晶体的性质.

核心素养

⑴宏观辨识与微观探析：能从宏观角度认识共价晶体的物理性质，如硬度、熔点等，并从微观角度分析其构成微粒、微粒间相互作用等对性质的影响，建立起宏观性质与微观结构之间的联系.

⑵证据推理与模型认知：通过对常见共价晶体结构和性质的学习，能利用共价晶体的通性等证据推断未知的共价晶体，同时借助晶胞模型等认知手段，深入理解共价晶体的结构特点和性质规律，提高逻辑推理和模型构建的能力.

第一部分：课业知识精讲

一、共价晶体的概念

共价晶体是原子间以键相结合形成的具有

结构的晶体，其整个晶体可视为一个巨大的分子，不存在单个小分子，如、、等。

二、共价晶体的结构特征

1.微粒间作用：间通过共价键相互连接，形成三维空间网状结构，微粒间的作用力是键。这些共价键具有性和性，决定了晶体的和。

2.空间排列方式：以金刚石为例，每个碳原子都与相邻的个碳原子形成共价键，采用杂化，构成

结构，这些正四面体向空间延伸，形成紧密的骨架。而二氧化硅晶体中，硅原子位于正四面体的，每个硅原子与个氧原子以键相连，每个氧原子又与个硅原子相连，形成连续的空间网状结构。

三、共价晶体的物理性质

1.硬度：由于共价键的强度较，原子间结合，使得共价晶体通常具有很的硬度，如是自然界中硬度最大的物质之一，可用于切割、钻探等。

2.熔点和沸点：共价晶体熔化或沸腾时需要共价键，而共价键的键能较，所以其熔点和沸点通常也很。例如，碳化硅（SiC）的熔点约为2700℃，远高于一般的晶体和晶体；结构相似的共价晶体，原子半径越，键长越，键能越，晶体的熔点就越，硬度就越，如金刚石、碳化硅、晶体硅的熔沸点依次，因为键长，键能.

3.导电性：多数共价晶体一般导电，因为其内部自由移动的离子或电子。但某些共价晶体（如硅、锗等）在一定条件下（如掺杂其他元素）可以表现出的性质，可用于制造电子元件。

4.溶解性：共价晶体一般溶于常见的溶剂，这是因为溶质与溶剂分子间的作用力难以克服共价晶体中原子间的作用。

四、常见的共价晶体实例

1.常见的共价晶体有某些晶体，如硼、晶体硅、晶体锗、金刚石、灰锡等；某些

化合物，如二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氮化硼等.

2.金刚石：由碳原子组成，每个碳原子以杂化与周围四个碳原子形成键，形成的空间结构，这些正四面体向空间发展，构成坚实的空间网状，是典型的共价晶体，硬度

、熔点。所有的C—C键长，键角为；最小的碳环由个碳组成，且同一平面内；每个C参与了条C—C键的形成，C原子与C—C键数之比为.金刚石常用于珠宝首饰和工业切割等领域。

二氧化硅（SiO?）：硅原子和氧原子以键结合，硅原子位于的中心，氧原子位于，每个Si原子采取杂化和个O原子形成4个键，每个O原子跟个Si原子相结合，Si与O按