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1、2022年高三化學(xué) 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)教案(二)教學(xué)素材
（四）原子晶體
1、定義：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。
（1）構(gòu)成原子晶體的粒子是原子；
（2）原子晶體的粒子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合；
（3）原子晶體熔化破壞的是共價(jià)鍵。
2、常見的原子晶體
（1）某些非金屬單質(zhì)：金剛石（C）、晶體硅（Si）、晶體硼（B）、晶體鍺（Ge）等。
（2）某些非金屬化合物：碳化硅（SiC）晶體、氮化硼（BN）晶體等。
（3）某些氧化物：二氧化硅（SiO２）晶體。
3、原子晶體的物理特性
在原子晶體中，由于原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，而且形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以
2、原子晶體具有：
（1）熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高；
（2）硬度大；
（3）一般不導(dǎo)電；
（4）且難溶于一些常見的溶劑。
【思考4】為何CO2熔沸點(diǎn)低？而破壞CO2分子卻比SiO2更難？
??? 因?yàn)镃O2是分子晶體，SiO2是原子晶體，所以熔化時(shí)CO2是破壞范德華力而SiO2是破壞化學(xué)鍵。所以SiO2熔沸點(diǎn)高。破壞CO2分子與SiO2時(shí)，都是破壞共價(jià)鍵，而C—O鍵能>Si-O鍵能，所以CO2分子更穩(wěn)定。
【思考5】怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、碳化硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降？
因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點(diǎn)越高，所以熔點(diǎn)和硬度有如下關(guān)系：金剛石＞碳化硅＞鍺
3、。
4、原子晶體的結(jié)構(gòu)
（1）金剛石晶體
①金剛石中每個(gè)C原子以sp3雜化，分別與4個(gè)相鄰的C 原子形成4個(gè)σ鍵，故鍵角為109°28′，每個(gè)C原子的配位數(shù)為4；
②每個(gè)C原子均可與相鄰的4個(gè)C構(gòu)成實(shí)心的正四面體，向空間無限延伸得到立體網(wǎng)狀的金剛石晶體，在一個(gè)小正四面體中平均含有1+4×1/4 =2個(gè)碳原子；
③在金剛石中最小的環(huán)是六元環(huán)，1個(gè)環(huán)中平均含有6×1/12=1/2個(gè)C原子，含C-C鍵數(shù)為6×1/6=1；
④金剛石的晶胞中含有C原子為8個(gè)，內(nèi)含4個(gè)小正四面體，含有C-C鍵數(shù)為16。
（2）二氧化硅晶體
①二氧化硅中Si原子均以sp3雜化，分別與4個(gè)O原子成鍵，每個(gè)
4、O原子與2個(gè)Si原子成鍵；
②晶體中的最小環(huán)為十二元環(huán)，其中有6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子，含有12個(gè)Si-O鍵；每個(gè)Si原子被12個(gè)十二元環(huán)共有，每個(gè)O原子被6個(gè)十二元環(huán)共有，每個(gè)Si-O鍵被6個(gè)十二元環(huán)共有；每個(gè)十二元環(huán)所擁有的Si原子數(shù)為6×1/6=1，擁有的O原子數(shù)為6×1/6=1，擁有的Si-O鍵數(shù)為12×1/6=2，則Si原子數(shù)與O原子數(shù)之比為1：2。
【思考6】原子晶體的化學(xué)式是否可以代表其分子式？
不能。因?yàn)樵泳w是一個(gè)三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無小分子存在。
【思考7】以金剛石為例，說明原子晶體的微觀結(jié)構(gòu)與分子晶體有哪些不同？
（1）組成微粒不同，原子晶體中只存在原子，沒有
5、分子。
（2）相互作用不同，原子晶體中存在的是共價(jià)鍵。
5、原子晶體熔、沸點(diǎn)比較規(guī)律
對于原子晶體，一般來說，原子間鍵長越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高，硬度越大。
【比較歸納】原子晶體與分子晶體的比較
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分子晶體
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原子晶體
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構(gòu)成微粒
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分子
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原子
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晶體內(nèi)相互作用力
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分子間作用力（含極性、氫鍵）
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共價(jià)鍵
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硬度、熔沸點(diǎn)
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低
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高
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熔、沸點(diǎn)變化規(guī)律
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（1）對于組成結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量（2）極性分子非極性分子（3）氫鍵作用
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鍵長、鍵能
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化學(xué)式能否表示分子結(jié)構(gòu)
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能
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不能
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【總結(jié)】非金屬單質(zhì)是原子晶體還是分子晶體的判斷方法
（1）依據(jù)組成晶體的粒子和粒子間的作用判斷：原子晶體的粒子是原子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是共價(jià)鍵；分子晶體的粒子是分子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是范德華力。
（2）記憶常見的、典型的原子晶體。
（3）依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷：原子晶體熔、沸點(diǎn)高，常在1000℃以上；分子晶體熔、沸點(diǎn)低，常在數(shù)百度以下至很低的溫度。
（4）依據(jù)導(dǎo)電性判斷：分子晶體為非導(dǎo)體，但部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電；原子晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體硅、晶體鍺是半導(dǎo)體。
（5）依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷：原子晶體硬度大，分子晶體硬度小且較脆。
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