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

第二节　分子晶体与共价晶体 第2课时　共价晶体 第三章　晶体结构与性质 [学习目标] 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 微粒之间的作用和对共价晶体物理性质的影响(重点)。 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(重、难点)。 知识回顾 什么是分子晶体？分子晶体通常具有的物理性质？ 只含有分子的晶体；硬度小，熔、沸点低，不导电。 下图为金刚石的结构，猜测是否为分子晶体？ 硬度大，构成微粒为原子。 否，为共价晶体。 一、共价晶体的概念及性质 1. 概念 相邻原子间都以共价键结合，整个晶体是一个空间网状结构。 2. 粒子及粒子间的相互作用 构成微粒：原子 存在的作用力： 共价键 B C 熔化时破坏的作用力： 共价键 一、共价晶体的概念及性质 【思考】①能否说有共价键的晶体就是共价晶体？ ②能否说构成微粒为原子的都是共价晶体？ ③共价晶体中是否存在单个的小分子？ 共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体不一定是原子晶体，还有可能是分子晶体 并非所有的由原子构成的晶体都是共价晶体，如稀有气体。 否，共价晶体中没有分子 一、共价晶体的概念及性质 3.常见的共价晶体与物质类别 (1)某些非金属单质：晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等。 (2)某些非金属化合物：二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。 (3)极少数金属氧化物：刚玉(α­Al2O3)、氮化铝(AlN)等。 金刚石、晶体硅、晶体锗 碳化硅 氮化硅 近年来Si3N4以为基础，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，用于制作LED发光材料。 4.共价晶体的物理性质 ——熔、沸点很高 (1)由于原子间以较强共价键相结合，熔化时破坏共价键需要很高的温度，所以熔点高。 (2)结构相似，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。 试分析原因？ r与熔点关系？ 一、共价晶体的概念及性质 4.共价晶体的物理性质 ——硬度很大 一、共价晶体的概念及性质 ③一般不导电，但晶体硅是半导体。 ④难溶于一般溶剂。 【思考与讨论】 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？ 金刚石、碳化硅、晶体硅都是共价晶体，原子半径：C<Si， 则键长：C-C < C-Si < Si-Si，故键能：C-C＞C-Si＞Si-Si， 熔点和硬度：金刚石>碳化硅>晶体硅。 *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画痕硬度，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。金刚石不能被任何天然矿物刻画出刻痕，因而是最硬的。以金刚石的硬度为10，以另9种天然矿物为代表，可将摩氏硬度分为十度，即: 硬度的 代表物质 金刚石 刚玉 黄玉 石英 正长石 磷灰石 萤石 方解石 石膏 滑石 摩氏硬度 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 应当指出，硬度大的物质不一定经得起锤击，如金刚石硬度最大，却很容易经锤击而破碎。物质经受锤击的性质属于延展性。由于共价晶体中的共价键具有方向性，当受到大的外力作用会发生原子错位而断裂。你要是有粒钻石，切不要用锤子砸哟! 资料卡片 晶体熔、沸点和硬度的比较方法 (1)先判断晶体类型。主要依据构成晶体的微粒及其微粒间的作用力。 一般来说熔、沸点和硬度，共价晶体高于分子晶体。 (2)对于同一类型的晶体 ①共价晶体的熔沸点、硬度取决于共价键的强弱： r原子越小，键长越短，键能越大，共价键越强，熔点越高。 ②分子晶体的熔、沸点高低取决于分子间作用力，分子间作用力与M有关， 同时还要考虑分子极性及是否存在氢键。 归纳总结 一、共价晶体的概念及性质 二、常见共价晶体的结构分析 1. 金刚石晶体 每个C以共价单键对称地与相邻的4个C结合 C—C—C夹角为109°28′ ①每个碳与相邻___个碳以______键结合， 形成__________结构。键角为________.每个C原子都采取_______。 sp3杂化 ③每个C被___个六元环共用，每个环平均拥有____个C原子。 每个C—C键被___个最小环共用，每个环平均拥有___个C—C。 109°28' ②晶体中最小的碳环由___个C原子组成，且_____同一平面内，最多___个C在同一平面内。 6 4 4 正四面体 共价 正四面体 金刚石晶体的结构特点 不在 12 1/2 6 1 金刚石晶胞中： 碳原子数目 : C－C键数目 = 1 : 2 在一个金刚石晶胞中，碳原子位于立方体的8个顶点、6个面心以及晶胞内部4个。 ①金刚石晶胞中C原子配位数为___ 4 ②金刚石晶胞中含有的C原子数为___ 8 8×