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

人教版（2019）化学选择性必修二 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 1.能辨识常见的共价晶体,并能从微观角度分析共价晶体中各构成微粒之间的作用对共价晶体物理性质的影响。 2.能利用共价晶体的通性推断常见的共价晶体,并能利用均摊法对晶胞进行分析。 钻石的原身——金刚石 天然的金刚石经常呈现规则多面体的外形，这是金刚石微观原子有序排列的宏观表现。 金刚石为何硬度很大？ 共价晶体 观察金刚石晶胞结构，思考下列问题。 (1)一个金刚石晶胞中，含有几个碳原子？ (2)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？ 正四面体 在金刚石晶体中每个碳原子与4个碳原子成键 碳原子采取sp3杂化 （3）每个碳原子可形成　　　个六元环,每个C-C键可以形成　　个六元环。 ６ 12 （4）12g 金刚石含有_____个 C原子，含有_____ 个C-C键 NA 2NA 最小环为六元环 一、金刚石 1、金刚石的组成 正四面体 ①在晶体中每个C原子以4个共价单键与相邻的4个C原子相结合，形成正四面体，向空间伸展形成共价键三维骨架结构。 ②晶体中C原子采取了sp3杂化， C-C-C夹角为109°28' 。 构成粒子 原子 粒子间的作用力 共价键 2、金刚石的结构 109º 28´，三维骨架 键长：154 pm（很短） 高熔点（＞ 3500 0C） （破环共价键需要的能量很高） 不导电 延展性差 高硬度 结构决定性质 3、物理性质 键能：347.7 kJ/mol （很大） 一、金刚石 二、共价晶体 1、定义：所有原子通过共价键相互结合形成的晶体。 整块晶体是一个三维的共价键骨架结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。 2、物理性质： 在共价晶体中，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，因此需要很高的能量。 ③一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。 ①高熔点 ②高硬度 ④难溶于一般的溶剂。 ⑤延展性差。 感受﹒ 理解 用Si代替C原子形成的是什么晶体？ 如果Si原子间插入O原子呢？ 180º 109º28´ Si O 共价键 二氧化硅晶体结构示意图 1、二氧化硅的结构 二氧化硅 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，形成硅氧四面体。 ②每个Si原子周围结合4个O原子，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晶体。 ③最小的环是由6个Si原子和6个O原子组成 的12元环。 ④1mol SiO2中含4mol Si—O键。 石英的左、右型晶体 二氧化硅 二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，熔点1713℃，有多种结构，最常见的是低温石英(α-­SiO2)。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，被用做压电材料，如制作石英手表。 2、晶体SiO2的用途 制造： 水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片、 光导纤维。 (1)SiO2是二氧化硅晶体的分子式吗？ 二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子， SiO2是其化学式，表示Si与O的最简个数比为1：2，不是分子式。 (2)“具有共价键的晶体一定是共价晶体”这种说法对吗？为什么？ 不对。如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共价键，而它们都是分子晶体。所有原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是共价晶体。 思考与讨论 17 感受﹒ 理解 用Si代替部分C原子形成的是什么晶体？ 碳化硅又称金钢砂或耐火砂，英文名 Silicon Carbide，化学式 SiC。 纯碳化硅是无色透明的晶体。 3、常见的典型共价晶体 (3)碳化硅(SiC) (1)碳、硅原子都采取sp3杂化,C—Si键角为109°28′。 C Si 109º28′ (2)每个硅(碳)原子与周围紧邻的4个碳(硅)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。 (3)最小环由6个原子组成且不在同一平面内,其中包括3个C原子和3个Si原子。 (4)每个SiC晶胞中含有4个C原子和4个Si原子。 典型共价晶体类型 物质种类 实例 某些非金属单质 某些非金属化合物 某些氧化物 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 二氧化硅(SiO2)、刚玉(ɑ-Al2O3)等 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