3.2.2共价晶体-【名课堂精选】2022-2023学年高二化学同步精品课件（人教版2019选择性必修2）

第二节 分子晶体和共价晶体 第三章 晶体结构和性质 第二课时 共价晶体 学习目标 1、知道共价晶体的结构特点，认识金刚石晶体中碳原子的三维骨架结构，能借助共价晶体模型说明共价晶体中粒子间的相互作用。 2、能结合具体实例，说出共价晶体的粒子间相互作用与其性质(熔点、硬度 等)的关系。 问题：碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，它们晶体类型是否相同？ 二氧化碳晶体(干冰)属于分子晶体，。二氧化硅晶体属于共价晶体 干冰 SiO2 二、共价晶体 1.概念： 相邻原子之间以共价键相结合形成的具有空间网状结构的晶体。 构成粒子 共价晶体 原子 粒子间的作用力 共价键 注意： ①并非所有的由原子构成的晶体都是共价晶体，如稀有气体 ②共价晶体熔化时破坏共价键，所以熔沸点很高，硬度很大。 金刚石结构示意图 如硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）和灰锡（Sn）等 如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)及氮化硅(Si3N4)等 ③极少数金属氧化物：， ①某些单质： ②某些非金属氧化物： 如刚玉(ɑ-Al2O3) 2、 典型的共价晶体 金刚石、晶体硅、晶体锗 碳化硅 氮化硅 近年来Si3N4以为基础，用Al取代部分Si，用O取代部分N而获得结构多样化的陶瓷，用于制作LED发材料。 共价晶体的化学式： 共价晶体不存在单个分子、整块晶体就是一个“巨分子” 单质的化学式用元素符号表示如晶体硅 Si、金刚石 C； 化合物的化学式：按各原子数目的最简比写化学式。 石英晶体：SiO2，表示晶体中硅、氧原子个数比1：2，不存在单个的SiO2分子。碳化硅SiC、氮化硅Si3N4 、氮化硼BN 等 金刚石结构示意图 石英结构示意图 3、共价晶体的物理性质 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/0C ＞3550 3000 2700 1710 1410 1211 硬 度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0 ①熔点很高： ②硬度很大。 ③一般不导电，但晶体硅、锗是半导体 ④难溶于一般溶剂 共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要克服共价键，需要很高的能量。 硬度是衡量固体软硬程度的指标。硬度有不同的标度，最普通的硬度标度是画痕硬度，即摩氏硬度。 问题1：怎样从原子结构角度理解金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点和硬度依次下降？ 金刚石、碳化硅、晶体硅都是共价晶体，原子半径：C<Si，则键长：C-C < C-Si < Si-Si，故键能：C-C<C-Si<Si-Si，熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。 小结：共价晶体熔沸点大小的比较 ①晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。 键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。 ②若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。 问题2：硬度大的物质一定经得起锤击吗？ 硬度是衡量固体软硬程度的指标。以固体互相刻画时出现刻痕的固体的摩尔硬度较低。金刚石不能被任何天然矿物画出刻痕，因而是最硬的。但却很容易经锺击而破碎。物质经受锤击的性质属于延展性。由于共价晶体中的共价键具有方向性，当受到大的外力作用时会发生原了错位而断裂。硬度大的物质不一定经得锤击。 课堂练习1:正误判断 (1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体( ) (2)具有共价键的晶体一定是共价晶体( ) (3)共价晶体在固态或熔化时均不导电( ) (4)共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时不与其他物质反应( ) (5) 二氧化硅和干冰虽然是同一主族元素形成的氧化物,但属于不同的晶体类型。(　　) (6).SiO2是二氧化硅的分子式。(　　) × × × × √ × 4、 共价晶体的结构特征 (1)金刚石晶体 天然金刚石呈现多面体外形 金刚石的结构 金刚石的晶胞 ①每个碳与相邻___个碳以______键结合， 形成__________结构。键角为________.每个碳原子都采取_______。 sp3杂化 ③每个C被___个最小环共用，每个环平均拥有____个C。每个C—C键被___个最小环共用，每个环平均拥有____个C—C 。 109°28' ②晶体中最小的碳环由___个碳组成，且_____同一平面内； 6 不在 4 金刚石晶体的结构特点 12 正四面体 共价键 1/2 6 1 金刚石晶胞中：六元环结构 : 碳原子数目 : C－C键数目 = 2 : 1 : 2 金刚石晶胞 在一个晶胞中，碳原子位于立方体的8个顶点、6个面心以及晶胞内部4个。 ①金刚石晶胞中C原子配位数为___ 4 ②金刚石晶胞中含有的C原子数为___ 8