3.3.3共价晶体-【备好课】2023-2024学年高中化学同步课件（苏教版2019选择性必修1）

CHEMISTRY 3.3.3共价晶体 选修二·专题三 学会预测共价晶体的性质 学习目标 认识共价晶体的结构特点。 能借助共价晶体模型说明共价晶体中粒子间的相互作用 一、共价晶体 1.概念： 自然界中有一类晶体像金刚石一样，晶体中所有原子通过共价键结合，形成空间网状结构，像这样的晶体叫做共价晶体。 金刚石、用金刚石制成的钻头 2.组成的粒子： 3.粒子间的作用力： 原子 共价键 二、常见的共价晶体 1、这些元素的单质。 2、这些元素组成的化合物。 近年来以Si3N4 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，用于制造LED发光材料。 金刚石、硼(B)、高聚氮、硅(Si)、锗(Ge) 和灰锡(Sn)等。 碳化硅(SiC，俗称金刚砂)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等 以碳为中心 3、极少数金属氧化物。 刚玉(Al2O3)、Mn2O7、Cr2O3等 三、金刚石晶体 在金刚石晶体里中心碳以共价键跟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。 二、金刚石晶体 2.晶体中最小的碳环由 个碳原子组成，且不在同一平面内，最多有 个碳原子在同一平面。 1.在晶体中每个碳原子以 个共价单键对称地与相邻的 个碳原子结合，C-C-C夹角为 ，即金刚石共价键的方式结合形成空间网状结构结构。 109°28′ 6 4 4 4 二、金刚石晶体 顶点 体内 面心 金刚石的晶胞 顶点：8× ＝1 面心：6× ＝3 体内：4 1＋3＋4＝8 8 1 2 1 思考 一个金刚石晶胞中，含有几个碳原子？ 观察思考 二、金刚石晶体 思考 金刚石中，1 mol C 形成的共价键数目是多少？ 共价键 2 mol 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：1 ：（4 x ½）= 1：2 观察思考 二、金刚石晶体 键能很大 结构决定性质 熔点(＞3500 ℃)很高 硬度最大 109º 28´，三维骨架 键能：347.7 kJ/mol 键长：154 pm（很短） 三、二氧化硅晶体 石英的左、右型晶体 二氧化硅晶体中硅氧四面体螺旋结构 石英表 三、二氧化硅晶体 分析二氧化硅晶体结构模型,判断晶体中最小的环上有多少个原子? 1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键 1 mol SiO2中含有多少摩尔Si—O键? SiO2晶体中最小环上有12个原子 （6个Si原子6个O原子） SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每两个Si原子中间插入一个O原子。 三、二氧化硅晶体 单晶硅 单晶硅制的芯片 硅太阳能电池 二氧化硅光导纤维 二氧化硅具有许多用途，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。 四、碳化硅晶体 ①每个硅(碳)原子与周围紧邻的 个碳(硅)原子以共价键结合成 结构,向空间伸展形成空间网状结构。 ②最小碳环由 个原子组成且不在同一平面内,其中包括 个C原子和 个Si原子。 ③每个SiC晶胞中含有 个C原子和 个Si原子。 4 正四面体 6 3 3 4 4 观察思考 1.“具有共价键的晶体叫做共价晶体”，这种说法对吗？为什么？ 此说法不对。 “具有共价键”并不是判断共价晶体的唯一条件，分子晶体除了单原子分子之外，如H2O、CO2等大多数分子中也有共价键。很多离子晶体，如NH4Cl、NaOH、KNO3等，在阴阳离子的内部也含有共价键。 共价晶体除具有共价键外，还要求形成晶体的粒子是原子，共价晶体的微观空间里没有分子。 共价晶体的结构特征 1.共价晶体中,各原子均以共价键结合,因为共价键有方向性和饱和性,所以中心原子周围的原子数目是有限的,原子不采取紧密堆积方式。 2.共价晶体的组成微粒是原子,不存在单个分子,其化学式仅代表原子的个数比关系,不是分子式。 3.共价晶体中只存在共价键。 4.共价晶体是空间网状结构。 对于结构相似的共价晶体而言， 共价键的键长越长，键能就越小，晶体的熔、沸点越低，硬度越小。 观察思考 2.怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？ 共价晶体 金刚石 氮 化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ ＞3500 3000 2700 1710 1410 1211 硬度* 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0 表3-3 某些共价晶体的熔点和硬度 在金刚石、硅和锗，同属于共价晶体，熔点和硬度都较高。但金刚石、硅和锗的结构差别在