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

第三章 晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体 课时二 共价晶体 猪七爷素材淘宝店：https://shop149141837.taobao.com 学习目标 01.借助共价晶体模型认识共价晶体的结构特点，发展“证据推理和模型认知”的科学素养 02.能够从化学键的特征分析理解共价晶体的物理特性，发展“宏观辨识和微观探析”的学科核心素养 共价晶体 01 共价晶体 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？ 01 共价晶体 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 01 共价晶体 共价晶体 构成粒子 原子 粒子间的作用力 共价键 【思考】：由原子构成的晶体一定是共价晶体吗？ 构成粒子及作用力 金刚石晶体结构模型 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 共价晶体 共价键 碳原子 01 共价晶体 1、由原子构成的晶体一定是共价晶体吗？ 思考讨论 2、含有共价键的晶体一定是共价晶体吗？ 3、如何判断是否为共价晶体吗？ 不一定，金属晶体也是由原子构成的（下一节学习） 不一定，共价晶体中含有共价键，但分子晶体中也含有共价键，如 CO2 01 共价晶体 Si3N4晶体结构 共价晶体的判断 方法一：根据物质类别 1、某些单质 金刚石(C)、硅(Si) 、锗(Ge)、灰锡（Sn）、硼（B）、等 2、某些非金属化合物 二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)、金刚砂（SiC）、等 01 共价晶体 方法二：根据晶体的物理性质 1、共价晶体的熔点很高（一般情况下，大于1000℃）硬度很大（如金刚石是天然矿物中最硬的物质），多数非导体（晶体硅和锗为半导体） 某些共价晶体的熔点和硬度 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 6.0 01 共价晶体 思考讨论 1、对比分子晶体，为什么共价晶体的熔点和硬度很高？ 分子晶体熔化或气化时断裂的是分子间作用力，而共价晶体熔化或气化时断裂是共价键，共价键的强度比分子间作用力的强度大的多 2、都是原子晶体，为什么熔点：金刚石>碳化硅>硅？ 由于原子半径：Si > C，键长:C-C<C-Si<Si-Si， 键能:C-C>C-Si>Si-Si,键能越大，共价键越稳定，熔沸点越高 【总结】结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定，晶体的熔点、沸点越高。 01 共价晶体 科学研究表明，30 亿年前，在地壳下 200 km 左右的地幔中，处在高温、高压岩浆中的碳元素逐渐形成了具有正四面体结构的金刚石。火山爆发时，金刚石夹在岩浆中上升到接近地表时冷却，形成含有少量金刚石的原生矿床。金刚石具有诸多不同凡响的优良性质∶ 熔点高，不导电，硬度极高。这些性质显然是由金刚石的结构决定的。那么，金刚石具有怎样的结构呢? 金刚石磨头 金刚石钻石 01 共价晶体 典型的共价晶体 一、金刚石 01 共价晶体 一、金刚石 01 共价晶体 一、金刚石 01 共价晶体 ①在晶体中每个碳原子以 个共价单键与 相邻的 个碳原子相结合，成为正四面体。 ②晶体中C-C-C夹角为 ，碳原子采取 杂化。 正四面体 最小环为六元环 ③最小环上有 个碳原子，最多 个碳原子在同一平面。 ④每个碳原子被 个六元环共用。 四 4 109°28' sp3 6 4 12 一、金刚石 01 共价晶体 ⑥在金刚石晶胞中占有的碳原子数____　 8 8×1/8+6×1/2+4=8 12g金刚石含有___个C原子，含有____个C-C键 NA 2NA ⑤晶体中每个C参与了 条C—C键的形成， 而在每条键中的贡献只有___， 故C原子与C—C键数之比为： 。 1：( )= 1：2 即金刚石中，1molC平均拥有 mol C—C键 4 2 1/2 一、金刚石 01 共价晶体 思考讨论 一个金刚石晶胞中含有___个碳原子，若碳原子半径为r，金刚石晶胞边长为a，根据硬球接触模型， 则 r = a； 已知： 空间利用率= 原子体积 晶胞体积 ×100% 金刚石晶胞的空间利用率=？ 8 8   01 共价晶体