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 课时2 新课导入 干冰 熔点/℃ -56.2 (527 kPa) 沸点/℃ -78.5 二氧化硅 熔点/℃ 1 723 沸点/℃ 2 230 碳和硅元素同为第四主族的元素，从其形成的化合物外形来看，均为晶体，而两种晶体的熔沸点却相差很大，这是为什么呢？ 组成的粒子：原子 粒子间的作用力：共价键 性质：熔点高 共价 晶体 组成的粒子：分子 粒子间的作用力：范德华力 性质：熔点低 分子 晶体 新课导入 金刚石的多面体外形 晶体结构 晶胞示意图 晶胞示意图 组成的粒子：原子 粒子间的作用力：共价键 相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体 通过金刚石晶体的结构认识共价晶体结构组成共价晶体的粒子和粒子间的作用力是什么？ 一、共价晶体的定义 这些元素的单质。 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 极少数金属氧化物。 刚玉(Al2O3)、Mn2O7、Cr2O3等 二、常见的共价晶体 体内 一个金刚石晶胞中，含有几个碳原子？ 每个碳原子与4个碳原子成键 碳原子采取sp3杂化方式 每个C形成4个共价键，1 mol C 形成的共价键为2个碳原子共用，故共价键数目为2 mol 金刚石晶胞示意图 三、金刚石晶体的特征 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。 6 4 键长 154 pm 键能 347.7 kJ·mol-1 共价键数目 金刚石 熔点＞3 500 ℃ (高)，硬度大 (很短) (很高) (很多) 金刚石晶胞示意图 三、金刚石晶体的特征 硅（Si） 二氧化硅（SiO2） 不同点： 最小的环为6元环 最小的环为12元环 熔点：1415℃ 熔点：1713℃ 共同点： 由共价键形成三维骨架结构，高硬度、高熔点 四、二氧化硅晶体的特征 在SiO2晶体中，每个硅原子采取sp3杂化与 个氧原子结合；每个氧原子与 个硅原子结合；在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是 。在SiO2晶体中， 单个的SiO2分子存在。 在SiO2 晶体中，每个硅原子形成 个共价键；每个氧原子形成 个共价键； 在SiO2 晶体中，最小环为 元环，由 个Si原子和 个O原子构成。 2 1：2 4 2 12 没有 4 6 6 四、二氧化硅晶体的特征 Si原子个数与Si-O 共价键个数之是 ； O原子个数与Si-O 共价键个数之比是 。 1：4 1：2 60 g 二氧化硅含有_____个Si原子 含有_____个O原子 含有_____ 个Si-O键 NA 2NA 4NA 1 mol SiO2中含 mol Si-O键 4 四、二氧化硅晶体的特征 石英的左、右型晶体 低温石英：硅氧四面体相连构成的螺旋链 石英表 四、二氧化硅晶体的特征 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、二氧化硅晶体的特征 晶体类型 共价晶体 分子晶体 概念 组成微粒 作用力 熔沸点 硬度 溶解性 导电性 相邻原子间以共价键相结合而形成三维骨架结构 分子间以分子间作用力结合 原子 分子 共价键 分子间作用力 很大 较小 很大 较小 不溶于任何溶剂 部分溶于水 不导电，个别为半导体 固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电 五、分子晶体与共价晶体的比较 1、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、硅和锗中，每个原子均以sp3杂化轨道与相邻的4个原子形成σ 键，整体上形成三维骨架结构，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于C、Si、Ge原子半