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1、第第3 3节节 原子晶体与分子晶体原子晶体与分子晶体各种晶体：各种晶体：几种碳的晶体几种碳的晶体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。. .概念：概念： 相邻原子间以相邻原子间以共价键共价键相结合而形成的具有相结合而形成的具有空空间立体网状结构间立体网状结构的晶体的晶体 一一原子晶体原子晶体金金刚刚石石2.2.结构特点：结构特点：（1）由于）由于共价键的方向性和饱和性，
2、共价键的方向性和饱和性，每个中每个中心原子周围排列的原子数目是心原子周围排列的原子数目是有限有限的。的。（2 2）由于所有原子间均以）由于所有原子间均以共价键共价键相结合，所以相结合，所以晶体中晶体中不存在单个分子。不存在单个分子。 一、一、原子晶体原子晶体1、定义：、定义：相邻相邻原子原子间间均以共价键均以共价键相结合相结合而形成而形成空间立体网状结构空间立体网状结构的晶体。的晶体。2.构成微粒：构成微粒：3.微粒间的作用微粒间的作用力力：4.熔化时需克服的作用：熔化时需克服的作用：原子原子共价键共价键共价键共价键注意注意注意注意原子晶体中不存在单个分子，没有分子式。原子晶体中不存在单个分子
3、，没有分子式。原子晶体中不存在单个分子，没有分子式。原子晶体中不存在单个分子，没有分子式。SiOSiOSiOSiO2 2 2 2是化学式是化学式是化学式是化学式，表示晶体中表示晶体中表示晶体中表示晶体中SiSiSiSi、O O O O原子数之比是原子数之比是原子数之比是原子数之比是1:21:21:21:24 4. .常见的原子晶体常见的原子晶体某些非金属单质：某些非金属单质： 金刚石金刚石（C）、晶体硅）、晶体硅(Si)、晶体硼（晶体硼（B）等）等某些非金属化合物：某些非金属化合物： 碳化硅（碳化硅（SiC）晶体、）晶体、氮化硼（氮化硼（BN）晶体）晶体 氮化硅（氮化硅（Si3N4）晶体）晶体
4、某些氧化物：某些氧化物： 二氧化硅（二氧化硅（ SiO）晶体）晶体（1）金刚石）金刚石每个碳以每个碳以 键与相邻键与相邻 个碳结合，个碳结合， 成为成为 构型。构型。晶体中碳碳键夹角为晶体中碳碳键夹角为 ，碳原子，碳原子采取了采取了 杂化。杂化。最小环有最小环有 个碳原子。个碳原子。 5.几种典型的原子晶体几种典型的原子晶体109.5共价键共价键共价共价6sp3109.5正四面体正四面体4晶体硅、碳化硅结构与金刚石类似晶体硅、碳化硅结构与金刚石类似 若以硅原子代替金刚石晶体结构中的碳原子，便若以硅原子代替金刚石晶体结构中的碳原子，便可得到晶体硅的结构，不同的是硅晶体中的可得到晶体硅的结构，不同
5、的是硅晶体中的Si-SiSi-Si键键的键长比金刚石中的的键长比金刚石中的C-CC-C键长键长作为晶体管材料（3）二氧化硅）二氧化硅每个硅原子与每个硅原子与 个氧原子相连；个氧原子相连； 每个氧原子与每个氧原子与 个硅原子相连。个硅原子相连。最小环上有最小环上有 个硅原子，个硅原子， 个氧原子。个氧原子。晶体中是否存在分子？晶体中是否存在分子？1mol二氧化硅中有二氧化硅中有 mol共价键。共价键。2446否否6结构相似的原子晶体，结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长原子半径越小，键长越短，键能越大，越短，键能越大，晶体熔点越高，硬度越大。晶体熔点越高，硬度越大。1 1、为何金刚石、碳化硅和
6、晶体硅的熔点和硬、为何金刚石、碳化硅和晶体硅的熔点和硬度依次下降？度依次下降？2 2、“存在共价键的晶体叫做原子晶体存在共价键的晶体叫做原子晶体”。这。这种说法对吗？为什么？种说法对吗？为什么？物质物质金刚石金刚石 碳化硅碳化硅 晶体硅晶体硅熔点熔点335026001415硬度硬度1097思考：思考：不对，因为在不对，因为在大多数分子晶体大多数分子晶体和和某些离子晶某些离子晶体体中也存在共价键。中也存在共价键。 在原子晶体中，由于原子间以强的共价键在原子晶体中，由于原子间以强的共价键相结合，形成空间立体网状结构，所以原子晶相结合，形成空间立体网状结构，所以原子晶体的体的: :（1 1）熔、沸点
7、高）熔、沸点高 （2 2）硬度大）硬度大( (用途？用途？) )（3 3）一般不导电）一般不导电 （4 4）难溶于常见的溶剂）难溶于常见的溶剂 6 6. .原子晶体的物理性质原子晶体的物理性质物质物质金刚石金刚石 碳化硅碳化硅 晶体硅晶体硅 氯化钠氯化钠银银熔点熔点335026001415801950硬度硬度10972.52.5-4课堂检测课堂检测 2、氮化硼（、氮化硼（BN）是一种新型结构材料，具有）是一种新型结构材料，具有超硬、耐磨、耐高温等优异特性，下列各组物质超硬、耐磨、耐高温等优异特性，下列各组物质熔化时，所克服的微粒间作用力与氮化硼熔化时熔化时，所克服的微粒间作用力与氮化硼熔化时克
8、服的微粒间作用都相同的是（克服的微粒间作用都相同的是（ ） A、硝酸钠和金刚石、硝酸钠和金刚石 B、晶体硅和水晶、晶体硅和水晶 C、冰和干冰、冰和干冰 D、苯和萘、苯和萘B 1、下列化学式能真实表示物质分子组成的是下列化学式能真实表示物质分子组成的是 A ANaOH BNaOH BSiOSiO2 2 C CCsCl DCsCl DSOSO3 3 D3、根据下列性质判断，属于原子晶体的是（根据下列性质判断，属于原子晶体的是（ ） A A、熔点、熔点2700,2700,导电性好导电性好, ,延展性强延展性强 B B、无色晶体、无色晶体, ,熔点熔点3550,3550,不导电不导电, ,质硬质硬,
9、,难溶于水难溶于水 和有机溶剂和有机溶剂 C C、无色晶体、无色晶体, ,能溶于水能溶于水, ,质硬而脆质硬而脆, ,熔点为熔点为800800， 熔化时能导电熔化时能导电 D D、熔点、熔点-56.6,-56.6,微溶于水微溶于水, ,硬度小硬度小, ,固态或液态时固态或液态时不导电不导电B4、填空：氮化碳晶体是新发现的一种高、填空：氮化碳晶体是新发现的一种高硬度材料，该晶体类型应该是硬度材料，该晶体类型应该是_晶体。晶体。试根据物质结构知识推测氮化碳晶体与金刚石试根据物质结构知识推测氮化碳晶体与金刚石比较，硬度更大的是比较，硬度更大的是_晶体，熔点较晶体，熔点较低的是低的是_晶体。晶体。金刚
10、石金刚石原子原子氮化碳氮化碳石墨的晶体结构石墨中石墨中CC夹角夹角为为120， CC键键长为长为(0.142nm) 1.421010 m分子间作用力,层间距3.35 1010 mCC 共价键石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数个正石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占六边形构成，则平均每一个正六边形所占的碳原子数为的碳原子数为_C-C键的个数键的个数_2 3 3石墨石墨石墨为什么石墨为什么很软很软？石墨的熔沸点为什很高？石墨的熔沸点为什很高？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软，
11、硬度小。滑动，所以石墨很软，硬度小。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。的共价键，故熔沸点很高。 所以，石墨称为混合型晶体。所以，石墨称为混合型晶体。混合型晶体混合型晶体四种晶体的比较：四种晶体的比较：晶体类型晶体类型离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体微粒微粒作用力作用力熔沸点熔沸点硬度硬度溶解性溶解性导电导电性性阴、阳离子阴、阳离子原子原子分子分子金属金属阳阳原子原子和和自由电子自由电子离子键离子键共价键共价键分子间作用力分子间作用力金属键金属键一般较高，一般较高，少部分低少部分低较高较
12、高很高很高较低较低较大较大很大很大一般较小一般较小一般较大，一般较大，少部分小少部分小一般易溶水一般易溶水难溶难溶相似相溶相似相溶难溶，钠等难溶，钠等除外除外晶体晶体和和熔化熔化时都时都不导不导电电，溶于水，溶于水有些可以有些可以导电导电晶体不导电，晶体不导电， 溶于水或熔化溶于水或熔化导电导电一般不一般不 导电导电晶体导电，晶体导电，熔化导电熔化导电选择下列物质，填写下列空白。选择下列物质，填写下列空白。 A.干冰干冰 B.金刚石金刚石 C.氯化铵氯化铵 D.氟化钙氟化钙 E.固体碘固体碘 F.烧碱烧碱（1）熔化时不需要破坏化学键的是）熔化时不需要破坏化学键的是 （ ） （2）熔化时需要断裂
13、共价键的是（）熔化时需要断裂共价键的是（ ）（3）熔点最高的是（）熔点最高的是（ ），熔点最低的是（），熔点最低的是（ ）（4）晶体中存在分子的是（）晶体中存在分子的是（ ）（5）晶体中既有离子键又有共价键的是（）晶体中既有离子键又有共价键的是（ ）AEBBAAECF分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态不导电；_B、溴化铝，无色晶体，熔点98 ，熔融态不导电；_C、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_D、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电_物物 质质熔点熔点沸点沸点MgOAl2O3MgCl2AlCl32852360
14、020722980 714 1412 190(2.5105Pa) 182.7(升华升华)工业上常用电解熔融工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解的方法生产金属镁，电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解为什么不用电解MgOMgO的方法生产镁？的方法生产镁？也不用电解也不用电解AlClAlCl3 3的方法生产铝？的方法生产铝？MgO 熔点高，消耗能量大，操作不便，成本太高。熔点高，消耗能量大，操作不便，成本太高。AlCl3 属分子晶体，熔融时不电离，不能用电解法。属分子晶体，熔融时不电离，不能用电解法。物物 质质熔点熔点沸点沸点Mg
15、OAl2O3MgCl2AlCl32852360020722980 714 1412 190(2.5105Pa) 182.7(升华升华)设计可靠的实验证明设计可靠的实验证明MgCl2和和AlCl3所属的晶体类型所属的晶体类型将将MgClMgCl2 2 和和 AlClAlCl3 3两种晶体分别加热熔化，两种晶体分别加热熔化， MgClMgCl2 2 能导电，是离子晶体；能导电，是离子晶体； AlClAlCl3 3不能导电，是分子晶体。不能导电，是分子晶体。.晶体中存在的作用力：晶体中存在的作用力：分子晶体中一般存在范德华力分子晶体中一般存在范德华力( (受相对分子质量受相对分子质量和分子极性影响和
16、分子极性影响) )、存在分子内共价键、存在分子内共价键( (稀有气体稀有气体不存在共价键不存在共价键) )、HF/HHF/H2 2O/NHO/NH3 3 /-OH/-NH/-OH/-NH2 2还存在氢还存在氢键键( (不是化学键不是化学键) )原子晶体中只存在共价键原子晶体中只存在共价键( (单质是非极性键单质是非极性键) )金属晶体中只存在金属键金属晶体中只存在金属键离子晶体中存在离子键、可能存在共价键离子晶体中存在离子键、可能存在共价键( (如如NHNH4 4ClCl、NaOHNaOH、NaNa2 2O O2 2中中) )石墨晶体存在共价键、金属键、范德华力石墨晶体存在共价键、金属键、范德
17、华力常见的原子晶体常见的原子晶体某些非金属单质：某些非金属单质：金刚石金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗等、晶体硅、晶体硼、晶体锗等某些非金属化合物：某些非金属化合物：碳化硅、氮化硼碳化硅、氮化硼某些氧化物：某些氧化物：二氧化硅二氧化硅、AlAl2 2O O3 3晶体的判断方法晶体的判断方法方法一方法一: :从晶体的硬度、熔沸点等物理性质进行判断从晶体的硬度、熔沸点等物理性质进行判断方法二方法二: :从晶体的构成微粒及微粒间作用力进行判断从晶体的构成微粒及微粒间作用力进行判断方法三方法三: :从物质的类别，如：金属对应的晶体是金属晶体，从物质的类别，如：金属对应的晶体是金属晶体，离子化合物对应的晶
18、体是离子晶体，记住常见的原子晶体，离子化合物对应的晶体是离子晶体，记住常见的原子晶体，其余的就是分子晶体其余的就是分子晶体。晶体类别的判断：晶体类别的判断：晶体与单质、化合物的交叉关系：晶体与单质、化合物的交叉关系：金属单质一般金属晶体金属单质一般金属晶体( (除除Ge)Ge)、非金属单质一般、非金属单质一般分子晶体分子晶体( (除除C C、SiSi、GeGe、B)B)金属氧化物一般离子晶体金属氧化物一般离子晶体( (除除AlAl2 2O O3 3等等) )、非金属、非金属氧化物一般分子晶体氧化物一般分子晶体( (除除SiOSiO2 2等等) )所有酸类都属于分子晶体所有酸类都属于分子晶体碱类
19、碱类( (除氨水除氨水) )一般都是离子晶体一般都是离子晶体盐类盐类( (除除AlClAlCl3 3) )一般都是离子晶体一般都是离子晶体物质熔沸点高低的比较物质熔沸点高低的比较 1. 1.固态液态气态固态液态气态 例例: S : S Hg Hg O O2 2 2. 不同晶型的物质的熔沸点高低顺序一般不同晶型的物质的熔沸点高低顺序一般是：是：原子晶体离子晶体分子晶体。原子晶体离子晶体分子晶体。 3. 同一晶型的物质，则晶体内部结构同一晶型的物质，则晶体内部结构微粒微粒间的作用越强，熔沸点越高。间的作用越强，熔沸点越高。 不同晶体类型熔沸点高低的判断：不同晶体类型熔沸点高低的判断：离子晶体：离子
20、晶体：离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，熔沸点越高。熔沸点越高。原子晶体：原子晶体：Si，SiO2，SiCSiO2SiC Si分子晶体：分子晶体：（不含氢键）（不含氢键）分子组成和结构相似时分子组成和结构相似时，相对相对分子分子质质量越大，量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高。分子间作用力越大，熔沸点越高。F2，Cl2，Br2，I2F2 Cl2 Br2 I2重要重要离子半径越小，离子电荷越高，金属键就越离子半径越小，离子电荷越高，金属键就越强，熔点就越高。强，熔点就越高。 合金合金HIHBrHCl在同分异构体中，一般地说，支链越多在同分异构体中，一般地说，支链越多(越对称越对称)， 熔、熔、沸点越低，沸点越低， 如：如：正戊烷异戊烷新戊烷正戊烷异戊烷新戊烷在同分异构体的芳香烃及其衍生物中，其熔、沸点高在同分异构体的芳香烃及其衍生物中，其熔、沸点高 低顺序低顺序一般一般是：是：邻间对位化合物邻间对位化合物金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点越高。其金属键越强，金属熔、沸点越高。 AlMgNa LiNaKRbCs 合金合金N2
