人教版化学选修三《分子晶体与原子晶体》(第2课时)ppt课件(18页).ppt
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第二课时
分子晶体与原子晶体
二.原子晶体(共价晶体)
概念:
相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。
构成原子晶体的粒子是原子,原子间以较强的共价键相结合。
金刚石
观察·思考
对比分子晶体和原子晶体的数据,原子晶体有何物理特性?
原子晶体的物理特性
在原子晶体中,由于原子间以较强的共价键相结合,而且形成空间立体网状结构,所以原子晶体的
熔点和沸点高
硬度大
一般不导电
且难溶于一些常见的溶剂
常见的原子晶体
某些非金属单质:
金刚石(C)、晶体硅(Si)、晶体硼(B)、晶体锗(Ge)等
某些非金属化合物:
碳化硅(SiC)晶体、氮化硼(BN)晶体
某些氧化物:
二氧化硅( SiO2)晶体、Al2O3
解释:结构相似的原子晶体,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体熔点越高
金刚石>硅>锗
交流与研讨
1、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降?
2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗?为什么?
石墨晶体结构
知识拓展-石墨
石墨
石墨为什么很软?
石墨为层状结构,各层之间是范德华力结合,容易滑动,所以石墨很软。
石墨的熔沸点为什么很高(高于金刚石)?
石墨各层均为平面网状结构,碳原子之间存在很强的共价键(大π键),故熔沸点很高。
石墨属于哪类晶体?为什么?
石墨为混合键型晶体
讨论·总结
分子晶体有什么特点?
哪些晶体是分子晶体?
原子晶体有什么特点?哪些晶体是原子晶体?
氢键对分子晶体的结构与性质有何影响?
总结对比原子晶体和分子晶体的差异。
原子晶体和分子晶体的差异
晶体类型
分子晶体
原子晶体
定义
略
略
组成粒子
分子
原子
粒子间的相互作用
分子间作用力
共价键
物理性质
熔沸点
低
很高
硬度
小
大
实例
干冰、水等
金刚石、硅等
晶体类型
分子晶体
原子晶体
定义
组成粒子
粒子间的相互作用
物理性质
熔沸点
硬度
实例
分子的密堆积
(与每个分子距离最近的相同分子共有12个 )
氧(O2)的晶体结构
碳60的晶胞
分子的密堆积
(与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个 )
干冰的晶体结构图
冰中1个水分子周围有4个水分子
冰的结构
氢键具有方向性
分子的非密堆积
思考:
(1)石墨为什么很软?
(2)石墨的熔沸点为什么很高?石墨的熔点为什么高于金刚石?
(3)石墨属于哪类晶体?
熔点
(℃)
沸点
(℃)
石墨
3652
4827
金刚石
3550
4827
石墨为层状结构,各层之间是范德华力结合,容易滑动,所以石墨很软。
它们都有很强的C-C共价键。在石墨中各层均为平面网状结构,碳原子之间存在很强的共价键(大π键), C-C键长比金刚石的短,键的强度大,故其熔点金刚石高。
石墨为混合键型晶体。
例1. 氮化硅(Si3N4)是一种新型的耐高温耐磨材料,在工业上有广泛用途,它属于
原子晶体? B. 分子晶体??
C. 金属晶体???D. 离子晶体
答案:A
?
典型例题
例2 碳化硅(SiC)的一种晶体具有类似金刚石的结构,其中C原子和S原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石? ②晶体硅? ③碳化硅中,它们的熔点从高到低的顺序是??? (??? )
A.①③②???? B.②③①??? C.③①②??? D.②①③
分析:C与Si同为IVA族元素,它们的相似性表现在金刚石是原子晶体,晶体硅,碳化硅也是原子晶体。从碳到硅原子半径逐渐增大,形成共价键的键能逐渐减弱。可推断碳化硅应在Si与C之间。三种原子晶体,空间结构相似,熔点决定于它们的键长与键能,故熔点从高到低分别是金刚石、碳化硅、晶体硅。
答案:A
例3、单质硼有无定形和晶体两种,参考下表数据
?
金刚石
晶体硅
晶体硼
熔点
3823
1683
2573
沸点
5100
2628
2823
硬度
10
7.0
9.5
(1)晶体硼的晶体类型属于________晶体,
理由是___________________。
(2)已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体,其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点,每个顶点上各有1个B原子。通过视察图形及推算,此晶体结构单元由_____个硼原子构成。其中B—B键的键角为_______。
分析:晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间,而金刚石和晶体Si均为原子晶体,B与C相邻与Si处于对角线处,则晶体硼也为原子晶体。晶体硼每个三角形的顶点被5个三角形所共有,所以,此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5,每个三角形中有3个这样的点,且晶体B中有20个这样的三角形,因此,晶体B中这样的顶点(B原子)有3/5×20=12个。又因晶体硼中的三角形面为正三角形,所以键角为60°。
答案:原子,晶体硼具有很高的熔沸点和
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