内容正文:
第三章晶体结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体
江西省乐平市第三中学 李洪
共价晶体
原子之间以共价键结合成的晶体称为共价晶体也叫原子晶体
常见的共价晶体有金刚石,晶体硅,硼,锗,碳化硅,氮化硅,二氧化硅等。
共价晶体中没有分子,共价键贯穿整个晶体,由于共价键较强,所以共价晶体一般具有熔点高、硬度大的特点。
共价晶体
共价晶体
金刚石是典型的共价晶体。
共价晶体
金刚石中每个C都采取sp3杂化与相邻的4个C相连,键角为109°28',以共价键形成三维骨架结构。由于C-C键长断短,键能大。所以金刚石的硬度大,熔点高。
共价晶体
金刚石晶胞属于立方晶胞。该晶胞中含有几个C原子?
共价晶体
将1个金刚石晶胞分成8个小立方体,4个C原子交错排列在小立方体的体心。
共价晶体
从不同方向观察,4个C原子的位置是不同的,上述2图可以绕中心轴旋转90度重合。
共价晶体
金刚石晶胞C-C键长d为154pm,求金刚石的密度。
仔细观察结构可知d为小立方体的体对角线的一半。
共价晶体
SiO2也是典型的共价晶体。自然界中含量最高的氧化物。是制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。
SiO2有多种结构,基本结构单元为硅氧四面体
共价晶体
α-SiO2 β-SiO2
共价晶体
立方-SiO2 六方-SiO2
共价晶体
SiC俗名“金刚砂”也是共价晶体,把金刚石晶胞内部的4个C替换成Si即可得到立方SiC。
(1)碳、硅原子杂化类型都是 ,键角都是 ,3个碳原子和3个硅原子相间构成一个椅式六元环。
sp3
109°28’
共价晶体
(2)如果我们以一个硅原子为中心考虑,设SiC晶体中硅原子与其最近的碳原子的最近距离为d,则与硅原子次近的第二层有 个原子,离中心原子的距离是 ,它们都是 原子。
12
Si
共价晶体
(3)如果我们假设碳、硅原子是刚性小球,在晶体中彼此相切,计算SiC的密度。
r(C)=77pm,r(Si)=117pm
共价晶体
(4)如果我们假设碳、硅原子是刚性小球,在晶体中彼此相