内容正文:
基
础
高中化学·选择性必修2·第三章·第二节
分子品体和共价品体版
3.1.2
共价晶体
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DRAGON
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有的晶体微观空间里没有分子,共价晶体就是其中之一。
8
金刚石(C)
单晶硅(Si
石英(SiO)
一、共价晶体
所有原子都以共价键相互结合形成三维的立体网状结构的晶体。
构成粒子
原子
共价晶体
粒子间的作用力
共价键
[注意]①熔化时破坏的作用力:共价键
②由原子构成的晶体不一定是共价晶体
③具有共价键的晶体不一定是共价晶体
(1)常见的共价晶体
①某些单质:如金刚石(C)、硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)等
②某些非金属化合物:碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO_2)、氮化硅(Si_3N_4)等
金刚石碳化硅陶瓷ⅲ氮化硅轴承
(2)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
>3550
3000
2700
1710
1410
1211
硬度
10
9.5
9.5
7
6.5
6.0
①熔点很高
共价晶体中原子间以较强的共价键相结合,使物质熔化要断裂共价
键,需要很高的能量。
②硬度很大
③一般不导电,但晶体硅是半导体
④难溶于一般溶剂
[共价晶体熔点和硬度的比较规律]
结构相似的原子晶体,原子半径越小,键长越短,键能越大,对应共价晶
体的熔沸点、硬度越大。
[思考1]从原子结构的角度理解金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降。
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,硬度越大,金刚石>晶体硅>晶体锗。
[思考2]“具有共价键的晶体叫做共价晶体”,这种说法对吗?为什么?
不对。C02分子中有共价键,是分子晶体;只有相邻原子间以共价键相结合
形成空间网状结构的晶体才是原子晶体。
二、典型共价晶体
(1)金刚石
①在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有4个:
正四面体
109°28
②每个碳原子都采取Sp杂化
③所有的CC键长相等,键角相等,键角为109°28;
④晶体中最小的碳环由6个碳组成,且不在同一平面内:
⑤晶体中每个C参与了4条CC键的形成,而在每条键
中的贡献只有一半,故C原子与C一C键数之比为1:2:
⑥每个碳原子可形成12个六元环,每个C-C键可以形成6个六元环,
⑦在金刚石晶胞中占有的碳原子数8:
⑧12g金刚石含有NA个C原子,含有2NA个C-C键。
正四面体
10928
金刚石键长很短,熔点高,硬度最大。
二、典型共价晶体
(2)二氧化硅
把金刚石晶体中的碳原子换为硅原子,每两个硅原子之间增加一个
氧原子,即形成SiO,的晶体结构。
①在SiO2晶体中,每个硅原子采取sp杂化与4个氧原子结合:
每个氧原子与2个硅原子结合:在SO2晶体中硅原子与氧原子
Si
个数之比是1:2。没贿单个的Si02分子存在。
②在SiO2晶体中,每个硅原子形成4个共价键;每个氧原子
形成2个共价键:
③在SiO2晶体中,最小环为12元环。