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1、,思考与交流,CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。 碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体的熔沸点很高？,二原子晶体（共价晶体）,1、概念： 相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。 （1）构成原子晶体的粒子是原子； （2）原子晶体的粒子间以较强的共价键相结合； （3）原子晶体熔化破坏的是共价键。,观察思考,对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？,2、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
2、 硬度大 一般不导电 且难溶于一些常见的溶剂,分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较,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,某些非金属单质： 金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)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）晶体、Al2O3,【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
3、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
4、CO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。,10928,金刚石的晶体结构示意图,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？,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个键，故键角为109
5、28，每个C原子的配位数为4； 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+41/4 =2个碳原子； 在金刚石中最小的环是六元环，1个环中平均含有61/12=1/2个C原子，含C-C键数为61/6=1； 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。,10928,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,共价键,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； 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
6、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61/12=1/2，拥有的O原子数为61/6=1，拥有的Si-O键数为121/6=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sp
7、2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。,思考：,（1）石墨为什么很软？ （2）石墨的熔沸点为什么很高？石墨的熔点为什么高于金刚石？ （3）石墨属于哪类晶体？,石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。,它们都有很强的C-C共价键。在石墨中各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大键）， C-C键长比金刚石的短，键的强度大，故其熔点金刚石高。,石墨为混合键型晶体。,例1. 氮化硅（Si3N4）是一种新型的耐高温耐磨材料，在工业上有
8、广泛用途，它属于 原子晶体 B. 分子晶体 C. 金属晶体 D. 离子晶体 答案：A,典型例题,例2 碳化硅（SiC）的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中C原子和Si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. 分析：C与Si同为IVA族元素，它们的相似性表现在金刚石是原子晶体，晶体硅，碳化硅也是原子晶体。从碳到硅原子半径逐渐增大，形成共价键的键能逐渐减弱。可推断碳化硅应在Si与C之间。三种原子晶体，空间结构相似，熔点决定于它们的键长与键能，故熔点从高到低分别是金刚石、碳化硅、晶体硅。 答案：A,例3、单质硼有无定形和晶
9、体两种，参考下表数据,（1）晶体硼的晶体类型属于_晶体， 理由是_。,（2）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，每个顶点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体结构单元由_个硼原子构成。其中BB键的键角为_。,分析：晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间，而金刚石和晶体Si均为原子晶体，B与C相邻与Si处于对角线处，则晶体硼也为原子晶体。晶体硼每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5，每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20个这样的三角形，因此，晶体B中这样的顶点（B原子）有3/520=12个。又因晶体硼中的三角形面为正三角形，所以键角为60。 答案：原子，晶体硼具有很高的熔沸点和很大的硬度；12，60,
