3.2.2共價(jià)晶體課件高二下學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修2

第二節(jié)分子晶體與共價(jià)晶體碳元素和硅元素處于元素周期表中同一主族，CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)卻相差很大，這是為什么？

CO2晶體(干冰)屬于分子晶體干冰SiO2晶體屬于共價(jià)晶體。SiO2一、共價(jià)晶體相鄰原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合形成的具有三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體。①組成的粒子：原子②粒子間的作用力：共價(jià)鍵

二、典型的共價(jià)晶體③極少數(shù)金屬氧化物：①某些單質(zhì)：②某些非金屬化合物：硼(B)、硅(Si)、鍺(Ge)、金剛石(C)和灰錫(Sn)等碳化硅(SiC)，二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)及氮化硅(Si3N4)等如剛玉(ɑ-Al2O3)近年來Si3N4以為基礎(chǔ)，用Al取代部分Si，用O取代部分N而獲得結(jié)構(gòu)多樣化的陶瓷，用于制作LED發(fā)光材料。三、共價(jià)晶體的物理性質(zhì)共價(jià)晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/0C＞355030002700171014101211硬度109.59.576.56.0①熔點(diǎn)很高：②硬度很大。

③一般不導(dǎo)電，但晶體硅、鍺是半導(dǎo)體。④難溶于一般溶劑。共價(jià)晶體中，原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，要使物質(zhì)熔化就要克服共價(jià)鍵，需要很高的能量。Si3N4用作航天耐高溫材料，SiC用作耐磨砂輪。四、共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特征1.金剛石晶體天然金剛石呈現(xiàn)多面體外形

金剛石的結(jié)構(gòu)

金剛石的晶胞(1)金剛石晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)②每個(gè)碳原子都采取____雜化;sp3③所有的C—C鍵長相等，鍵角相等，鍵角為_________.109°28'④晶體中最小的碳環(huán)由___個(gè)碳組成，且_____同一平面內(nèi)；6不在①在金剛石晶體中每個(gè)碳原子周圍緊鄰的碳原子有

個(gè)4最小環(huán)為六元環(huán)109o28′(1)金剛石晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)⑤晶體中每個(gè)碳原子被_____環(huán)所共有；12109o28′⑦在金剛石晶胞中占有的碳原子數(shù)____

88×1/8+6×1/2+4=8→12g金剛石含有_____個(gè)C原子，含有_____個(gè)C-C鍵NA2NA⑥晶體中每個(gè)C參與了

條C—C鍵的形成，而在每條鍵中的貢獻(xiàn)只有

，故C原子與C—C鍵數(shù)之比為：

。1：(

)=1：2→即金剛石中，1molC平均擁有

molC—C鍵421/2(1)金剛石晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鍵能：347.7kJ/mol（很大）鍵長：154pm（很短）熔點(diǎn)很高：>

35000C硬度最大：摩氏10度②金剛石的性質(zhì)109o28′，三維骨架結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)③金剛石模型的演變(1)與碳同族單質(zhì)(如Si、Ge)都具有與金剛石相似的結(jié)構(gòu)；(2)第ⅣA族相鄰元素間也可形成相似結(jié)構(gòu)的晶體(如SiC)(3)

BN、GaAs等也可形成與金剛石結(jié)構(gòu)相似的晶體。金剛石晶體硅SiCGaAs

(1)怎樣從原子結(jié)構(gòu)的角度理解金剛石，硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降？

(2)“具有共價(jià)鍵的晶體叫做共價(jià)晶體”，這種說法對(duì)嗎？為什么？【思考與討論】P82不對(duì)，分子晶體中通常也含有共價(jià)鍵。如干冰，只有分子內(nèi)部才通過共價(jià)鍵結(jié)合，而分子間通過范德華力結(jié)合成分子晶體；此外，某些離子晶體中也含共價(jià)鍵，如NaOH、NH4Cl。金剛石、硅、鍺都是共價(jià)晶體，原子半徑：C<Si<Ge，則鍵長：C-C<C-Si<Si-Si，故鍵能：C-C＞Si-Si＞Ge-Ge，熔點(diǎn)和硬度：金剛石>硅>鍺。小結(jié)：一般原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，晶體的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。2.二氧化硅晶體

SiO2是自然界含量最高的二元氧化物，熔點(diǎn)1713℃，有多種結(jié)構(gòu)，最常見的是低溫石英。遍布河岸的黃沙、帶狀的石英礦脈、花崗石里的白色晶體以及透明的水晶都低溫石英。黃沙花崗巖石英礦水晶(1)SiO2在自然界分布：(2)低溫石英的結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈，而沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性，被廣泛用作壓電材料，如石英手表。石英晶體中硅氧四面體相連構(gòu)成的螺旋鏈?zhǔn)⒌淖蟆⒂倚途wSiO2用途：制造水泥、玻璃、人造紅寶石、單晶硅、硅光電池、芯片和光導(dǎo)纖維的原料晶體硅的晶胞中，在Si－Si鍵之間插入O原子，即得到方石英的晶胞(最常見的SiO2晶胞)。(3)二氧化硅晶胞晶體硅的結(jié)構(gòu)二氧化硅的結(jié)構(gòu)(3)二氧化硅晶胞①每個(gè)Si原子都采取

雜化和

個(gè)O原子形成

個(gè)Si—O鍵.sp344②沒有單個(gè)SiO2分子存在，只存在硅、氧原子,Si:O比例:

.1:2每個(gè)Si周圍結(jié)合

個(gè)O；每個(gè)O周圍結(jié)合

個(gè)Si42③最小的環(huán)是由

個(gè)Si原子和

個(gè)O原子組成的

元環(huán)。④1molSiO2中含

molSi—O鍵46612小結(jié)：常見共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)金剛石二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①碳原子采取sp3雜化，每個(gè)碳原子以4個(gè)共價(jià)單鍵對(duì)稱地與相鄰的4個(gè)碳原子相結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)。②晶體中C—C—C夾角為109°28′。③最小環(huán)上有6個(gè)碳原子。④1mol晶體中有2molC—C鍵。⑤1個(gè)晶胞中有8個(gè)碳原子。①每個(gè)硅原子均以4個(gè)共價(jià)鍵對(duì)稱地與相鄰的4個(gè)氧原子相結(jié)合，每個(gè)氧原子與2個(gè)硅原子相結(jié)合，向空間擴(kuò)展，形成三維骨架結(jié)構(gòu)。②硅、氧原子個(gè)數(shù)比為1∶2。③最小的環(huán)上有6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子。④1molSiO2中有4molSi—O鍵。晶體類型共價(jià)晶體分子晶體組成微粒

作用力熔沸點(diǎn)硬度溶解性原子分子共價(jià)鍵分子間作用力很高較低很大較小難溶于一般的溶劑部分溶于水(相似相溶)不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體固體和熔化狀態(tài)都不導(dǎo)電，部分溶于水導(dǎo)電總結(jié)2：共價(jià)晶體與分子晶體的比較導(dǎo)電性1.金剛石是典型的共價(jià)晶體，下列關(guān)于金剛石的說法中錯(cuò)誤的是()A.晶體中不存在獨(dú)立的分子B.碳原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合C.是自然界中硬度最大的物質(zhì)D.化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也不會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)D2.美國《科學(xué)》雜志曾報(bào)道：在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K，人們成功制得了共價(jià)晶體CO2，下列對(duì)該物質(zhì)的推斷一定不正確的是()A.該共價(jià)晶體中含有極性鍵B.該共價(jià)晶體易氣化，可用作制冷材料C.該共價(jià)晶體有很高的熔、沸點(diǎn)D.該共價(jià)晶體的硬度大，可用作耐磨材料B3.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法中正確