3.2.2 共价晶体 课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版(2019)选择性必修2

晶体结构与性质 共价晶体 GONGJIAJINGTI 目录 共价晶体的有关概念 常见共价晶体 共价晶体的物理特性 共价晶体的结构 当堂小结 CONTENTS 新知导入 通过比较判断：SiO2是分子晶体吗？为什么熔点SiO2远高于CO2 ？   熔点/℃ 沸点/℃ 状态(室温) CO2 -56.2 -78.4 气态 SiO2 1732 2230 固态 3 共价晶体 180º 109º28´ Si O 4 共价晶体的有关概念 构成粒子：原子 粒子间的作用力：共价键 概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体 空间结构： 三维骨架结构 5 常见共价晶体 常见的共价晶体 某些非金属单质 某些非金属化合物 某些氧化物 晶体硼、金刚石、晶体硅、晶体锗、灰锡等 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 二氧化硅(SiO2)等 6 思考探究 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 分子晶体 氧气 氮气 白磷 水 熔点/℃ －218.3 －210.1 44.2 0 分子晶体 硫化氢 甲烷 乙酸 尿素 熔点/℃ －85.6 －182 16.6 132.7 对比数据说明共价晶体有何物理特性？为什么？ 7 共价晶体的物理特性 (1) 高熔点 (2) 高硬度 (3) 一般不导电 (4) 难溶于一般的溶剂 结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，键越稳定，共价晶体的熔点越高，硬度越大 共价键三维骨架结构决定了共价晶体的高熔点、高硬度 晶体硅、锗是半导体 8 思考探究 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？ 原子晶体 金刚石 硅 锗 熔点/℃ ＞3500 1410 1211 硬度 10 6.5 6.0 原子半径：C < Si < Ge 键长：C—C < Si—Si < Ge—Ge 键能：C—C < Si—Si < Ge—Ge 熔点：金刚石 >晶体硅 > 晶体锗 原子晶体 金刚石 碳化硅 硅 熔点/℃ ＞3500 2700 1410 硬度 10 9.5 6.5 原子半径：C < Si 键长：C—C < C—Si < Si—Si 键能：C—C < C—Si < Si—Si 熔点：金刚石 > 碳化硅 > 晶体硅 9 共价晶体的结构 109º28´ 1.55×10－10 m 金刚石的结构 10 碳原子采取sp3杂化，C—C—C夹角为109°28′ 最小碳环由6个碳原子组成，且最小环上有4个碳原子在同一平面内；每个碳原子被12个六元环共用 在金刚石晶体中碳原子个数与C—C共价键个数之比是1 : 2 在金刚石晶胞中占有的碳原子数：8×1/8＋6×1/2＋4＝8 每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构 共价晶体的结构 11 碳原子换成硅原子 晶体硅的结构 共价晶体的结构 12 金刚石晶体结构模型 二氧化硅的结构 共价晶体的结构 13 Si原子采取sp3杂化，Si原子位于正四面体的中心，O原子位于正四面体的顶点，O—Si—O键角为109°28′ 每个Si原子与4个O原子形成4个共价键，每个O原子与2个Si原子形成2个共价键，Si原子与O原子个数比为1∶2 1 mol SiO2中含4 mol Si—O键 最小环上有12个原子，包括6个O原子和6个Si原子 共价晶体的结构 14 最常见的SiO2晶体是低温石英(α-SiO2)。低温石英包括遍布海滩河岸的黄沙、带状的石英矿脉、花岗石里的白色晶体以及透明的水晶。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，而没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性，被广泛用作压电材料，如制作石英手表。 共价晶体的结构 15 思考探究 思考为什么干冰采取密堆积，而金刚石和冰采取非密堆积呢？ 干冰晶体结构 金刚石晶胞 冰晶体结构 16 思考探究 干冰晶体结构 金刚石晶胞 冰晶体结构 晶体类型 微粒间作用力 微粒间作用力特点 堆积方式 例子 分子晶体 范德华力 没有方向性和饱和性 密堆积 干冰 分子晶体 氢键 有方向性和饱和性 非密堆积 冰 共价晶体 共价键 有方向性和饱和性 非密堆积 金刚石 17 方 法 技 巧 晶体类型的判断 晶体类型的判断 1．依据构成晶体的粒子和粒子间的作用力判断 构成共价晶体的粒子是原子，原子间的作用力是共价键； 构成分子晶体的粒子是分子，分子间的作用力是分子间作用力。 2．依据物质的分类判断 (1)常见的共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗等单质和二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氮化硼等化合物。 (2)所有非金属氢化物、