3.2.2共价晶体 课件 2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2

第三章 晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体 学习目标 1.能够从化学键的特征，分析理解共价晶体的物理特性，比较晶体的熔、沸点。 2.能借助共价晶体模型，以金刚石、硅、二氧化硅为例掌握共价晶体的结构特点。 3.2.2　共价晶体 教材内容：P81-84 问题： 碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族， 它们晶体类型是否相同？ CO2晶体(干冰) 干冰 SiO2 二氧化硅的熔沸点远高于二氧化碳的熔沸点，说明什么？ 说明形成二氧化硅晶体的作用力 远强于分子间作用力。 SiO2晶体 共价晶体 分子晶体 新课引入 金刚石结构示意图 一、定义 所有原子都以共价键相互结合形成立体网状结构的晶体。 共价晶体 构成粒子 原子 粒子间的作用力 共价键 无分子间作用力 注意： 1.整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”，其化学式表示原子个数最简整数比(单质直接用元素符号表示)。 2.共价晶体中只有共价键，但具有共价键的晶体不一定是共价晶体，分子晶体如干冰CO2、冰等分子内含有共价键。 3.只由原子构成的晶体不一定是共价晶体，如稀有气体。 4.共价晶体气化或熔化时破坏共价键，所以熔沸点很高，硬度很大。 也叫原子晶体 共价晶体 如金刚石（C）、硅（Si）、锗（Ge）和灰锡（Sn）、硼（B）等 如二氧化硅(SiO2，石英)、碳化硅(SiC，俗称金刚砂)、氮化硼(BN)、AlN(氮化铝）、C3N4（氮化碳）、氮化硅(Si3N4)及刚玉(ɑ-Al2O3)等 (1)某些单质： (2)某些含B、C、N、Si等元素的化合物： 5. 典型的共价晶体 氮化硅（Si3N4） 导弹天线罩制品 碳化硅（SiC） 砂轮 单晶硅， 太阳能电池片 1.熔点很高(通常＞1000 ℃): 熔化破坏共价键，需要很高的能量； 2.硬度很大； 3.一般不导电(晶体硅半导体)； 4.难溶于一般溶剂 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ ＞3 500 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211 硬度* 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0 某些共价晶体的熔点和硬度 二、共价晶体的物理性质： *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划痕硬度，即摩氏硬度，以固体互相刻画时出现刻痕的固体的硬度较低。 1.比较SiO2、CO2、H2O的熔点，并总结比较物质的熔点的方法。 熔点：SiO2 ＞ H2O ＞ CO2 判断晶体的类型 共价晶体 分子晶体 有氢键 只有范德华力 ＞ ＞ 判断键能的大小 半径越小，键能越大，熔点越高 判断分子间的作用力 相对分子质量、极性、支链数目 氢键的数目、强弱、位置 思考与讨论 如果你有一颗钻石，千万不要砸哟！ 3.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。 2.怎样从原子结构角度理解金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点依次下降？ 共价晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。 结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定，晶体的熔点、沸点越高。 原子半径：C<Si，则键长：C-C < C-Si < Si-Si， 故键能：C-C>C-Si>Si-Si， 思考与讨论 1.依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断。 构成共价晶体的微粒是原子,微粒间的作用力是共价键; 构成分子晶体的微粒是分子或原子(稀有气体),微粒间的作用力是分子间作用力。 2.依据晶体的熔点判断。 共价晶体的熔点高，常在1000 ℃以上; 分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下甚至更低。 3.还可以依据晶体的硬度与机械性能判断。 共价晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。 三、分子晶体和共价晶体的判断方法 4.依据导电性判断。 分子晶体为非导体，但部分溶于水后能导电; 原子晶体多数为非导体，但晶体硅、锗是半导体。 5.依据物质的状态判断。 一般常温常压下，呈气态或液态的单质与化合物， 在固态时属于分子晶体。 6.依据物质的挥发性判断。 一般易挥发的物质呈固态时都属于分子晶体。 晶体类型 共价晶体 分子晶体 概念 所有原子以共价键相互结合形成立体网状结构的晶体 分子间以范德华力、氢键相结合而成的晶体 作用力 构成微粒 物 理 性 质 熔沸点 硬 度 导电性 溶解性 实例 金刚石、B、Si、Ge、灰锡、Si