3.2.2共价晶体 课件 2023-2024学年高二化学人教版（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 第2课时 共价晶体 物质 熔点/℃ 沸点/℃ CO2 -56.2 （在527 kPa下测得） -78.5 SiO2 1 723 2 230 干冰（CO2） SiO2 思考交流：比较CO2和SiO2的熔沸点，试判断SiO2晶体是否属于分子晶体？           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 共价晶体 原子 粒子间的作用力 共价键 1、定义： 一、共价晶体 3 2、典型的共价晶体： 如硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）和锡（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(Al2O3) 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 *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。 某些共价晶体的熔点和硬度 根据表中数据，归纳共价晶体的性质特点，并从结构角度解释原因。 熔点高（通常＞1000 ℃） 硬度大 碳化硅（SiC）砂轮 氮化硅（Si3N4）航天耐高温材料 共价晶体的性质特点 共价晶体的结构特点 非密堆积 原子通过共价键形成空间网状结构 3.共价晶体的物理性质 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。 ②硬度很大 ④难溶于一般溶剂 ③一般不导电，但晶体硅是半导体 ①熔点很高 科学研究表明，30亿年前，在地壳下200km左右的地幔中，处在高温、高压岩浆中的碳元素逐渐形成了具有正四面体结构的金刚石。火山爆发时，金刚石夹在岩浆中上升到接近地表时冷却，形成含有少量金刚石的原生矿床。金刚石具有诸多不同凡响的优良性质∶ 熔点高，不导电，硬度极高。这些性质显然是由金刚石的结构决定的。那么，金刚石具有怎样的结构呢? 金刚石磨头 金刚石钻石 二、典型共价晶体 1．金刚石 活动1 认识金刚石的晶体结构和性质 （1）金刚石中,每个碳原子与多少个碳原子成键？碳原子采取什么杂化方式？C—C键角是多少？ 每个碳原子周围紧邻的碳原子有4个，C原子杂化方式sp3杂化， 键角为109°28' （2）一个金刚石晶胞中，含有几个碳原子？ （3）金刚石中，1 mol C 形成的共价键数目是多少？ 8×1/8+6×1/2+4=8 C:C-C=1:2 1mol金刚石含有NA个C原子含有2NA个C-C键 9 正四面体 知识拓展-金刚石 晶体中最小的碳环由6个碳组成，且不在同一平面内； 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。 最小环为六元环 10 解析　任意两条相邻的C—C参加了2个六元环的形成，每个C原子可形成4条C—C，两面相邻的组合有6种，故每个C原子被6×2＝12个六元环共用。而每条C—C可以与相邻的3条C—C两两相邻，故每条C—C被3×2＝6个六元环共用。 在金刚石晶体里 ①每个碳原子都采取SP3杂化，被相邻的4个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心。 ②这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体。 ③所有的C—C键长相等，键角相等（109°28’）； ④最小的碳环由6个碳组成，且不在同一平面内； ⑤每个C参与了4条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子与C—C键数之比为： 金刚石的结构特征： 1 ：（ ）= 1：2 109º28´ Si O 共价键 活动2 认识二氧化硅的晶体结构 二氧化硅晶体结构与金刚石晶体结构有什么相同点和不同点？ 13 2．二氧化硅晶体 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SiO2的晶体结构。 二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α­SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性。 石英的左、右型晶体 石英晶体中的硅氧四面体相连构成的螺旋链 在SiO2晶体中 ①每个Si原子都采取SP3杂化和4个O原子形成4个共价键，每个Si原子周围结合4个O原子；同时，每个O原子跟2个Si原子相结合。实际上，SiO2晶体是由Si原子和O原子按1：2的比例所组成的立体网状的晶体。 ②最小的环是由6个Si原子和6个O原子组成的12元环。每个最小的环实际拥有的硅原子