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.pptx

第二节分子晶体与共价晶体碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，CO2和SiO2的一些物理性质却相差很大，这是为什么？SiO2干冰CO2晶体(干冰)属于分子晶体SiO2晶体属于共价晶体。一、共价晶体相邻原子之间以共价键相结合形成的具有三维骨架结构的晶体。原子①组成的粒子：②粒子间的作用力：共价键二、典型的共价晶体硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石(C)和灰锡(Sn)等①某些单质：碳化硅(SiC)，二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)及氮化硅(Si3N4)等②某些非金属化合物：③极少数金属氧化物：如刚玉(ɑ-Al2O3)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。三、共价晶体的物理性质共价晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/0C＞355030002700171014101211硬度109.59.576.56.0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，需要很高的能量。①熔点很高：②硬度很大。③一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。④难溶于一般溶剂。Si3N4用作航天耐高温材料，SiC用作耐磨砂轮。四、共价晶体的结构特征1.金刚石晶体金刚石的晶胞金刚石的结构天然金刚石呈现多面体外形(1)金刚石晶体的结构特点(1)金刚石晶体的结构特点109o28′4①在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有个sp3②每个碳原子都采取____杂化;最小环为六元环109°28③所有的C—C键长相等，键角相等，键角为_________.④晶体中最小的碳环由___个碳组成，且_____同一平面内；不在6⑤晶体中每个碳原子被_____环所共有；121：()=1：2109o28′(1)金刚石晶体的结构特点⑥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：。41/22→即金刚石中，1molC平均拥有molC—C键2NANA→12g金刚石含有_____个C原子，含有_____个C-C键⑦在金刚石晶胞中占有的碳原子数____88×1/8+6×1/2+4=8键长：154pm（很短）熔点很高：35000C硬度最大：摩氏10度②金刚石的性质109o28′，三维骨架键能：347.7kJ/mol（很大）结构决定性质③金刚石模型的演变(1)与碳同族单质(如Si、Ge)都具有与金刚石相似的结构；(2)第ⅣA族相邻元素间也可形成相似结构的晶体(如SiC)(3)BN、GaAs等也可形成与金刚石结构相似的晶体。GaAsSiC晶体硅金刚石【思考与讨论】P82(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？(2)“具有共价键的晶体叫做共价晶体”，这种说法对吗？为什么？金刚石、硅、锗都是共价晶体，原子半径：CSiGe，则键长：C-CC-SiSi-Si，故键能：C-C＞Si-Si＞Ge-Ge，熔点和硬度：金刚石硅锗。小结：一般原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定，晶体的熔、沸点越高，硬度越大。不对，分子晶体中通常也含有共价键。如干冰，只有分子内部才通过共价键结合，而分子间通过范德华力结合成分子晶体；此外，某些离子晶体中也含共价键，如NaOH、NH4Cl。2.二氧化硅晶体(1)SiO2在自然界分布：SiO2是自然界含量最高的二元氧化物，熔点1713℃，有多种结构，最常见的是低温石英。遍布河岸的黄沙、带状的石英矿脉、花岗石里的白色晶体以及透明的水晶都低温石英。水晶石英矿花岗岩黄沙(2)低温石英的结构其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，如石英手表。石英的左、右型晶体石英晶体中硅氧四面体相连构成的螺旋链SiO2用途：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(3)二氧化硅晶胞二氧化硅的结构晶体硅的晶胞中，在Si－Si键之间插入O原子，即得到方石英的晶胞(最常见的SiO2晶胞)。晶体硅的结构(3)二氧化硅晶胞4sp34①每个Si原子都采取杂化和个O原子形成个Si—O键.4每个Si周围结合个O；每个O周围结合个Si21:2②没有单个SiO2分子存在，只存在硅、氧原子,Si:O比例:.6612③最小的环是由个Si原子和个O原子组成的元环。4④1molSiO2中含molSi—O键小结：常见共价晶体的结构物质金刚石二氧化硅晶体结构结构特点①碳原子采取sp3杂化，每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成正四面体结构。②晶体中C—C—C夹角为109°28′。③最小环上有6个碳原子。④1m