2019-2020年高三化學 晶體結構與性質教案(二)教學素材.doc
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2019-2020年高三化學 晶體結構與性質教案(二)教學素材 (四)原子晶體 1、定義:相鄰原子間以共價鍵相結合而形成空間立體網狀結構的晶體。 (1)構成原子晶體的粒子是原子; (2)原子晶體的粒子間以較強的共價鍵相結合; (3)原子晶體熔化破壞的是共價鍵。 2、常見的原子晶體 (1)某些非金屬單質: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,由于原子間以較強的共價鍵相結合,而且形成空間立體網狀結構,所以原子晶體具有: (1)熔點和沸點高; (2)硬度大; (3)一般不導電; (4)且難溶于一些常見的溶劑。 【思考4】為何CO2熔沸點低?而破壞CO2分子卻比SiO2更難? 因為CO2是分子晶體,SiO2是原子晶體,所以熔化時CO2是破壞范德華力而SiO2是破壞化學鍵。所以SiO2熔沸點高。破壞CO2分子與SiO2時,都是破壞共價鍵,而C—O鍵能>Si-O鍵能,所以CO2分子更穩(wěn)定。 【思考5】怎樣從原子結構角度理解金剛石、碳化硅和鍺的熔點和硬度依次下降? 因為結構相似的原子晶體,原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,晶體熔點越高,所以熔點和硬度有如下關系:金剛石>碳化硅>鍺。 4、原子晶體的結構 (1)金剛石晶體 ①金剛石中每個C原子以sp3雜化,分別與4個相鄰的C 原子形成4個σ鍵,故鍵角為10928′,每個C原子的配位數為4; ②每個C原子均可與相鄰的4個C構成實心的正四面體,向空間無限延伸得到立體網狀的金剛石晶體,在一個小正四面體中平均含有1+41/4 =2個碳原子; ③在金剛石中最小的環(huán)是六元環(huán),1個環(huán)中平均含有61/12=1/2個C原子,含C-C鍵數為61/6=1; ④金剛石的晶胞中含有C原子為8個,內含4個小正四面體,含有C-C鍵數為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O原子成鍵,每個O原子與2個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Si原子和6個O原子,含有12個Si-O鍵;每個Si原子被12個十二元環(huán)共有,每個O原子被6個十二元環(huán)共有,每個Si-O鍵被6個十二元環(huán)共有;每個十二元環(huán)所擁有的Si原子數為61/6=1,擁有的O原子數為61/6=1,擁有的Si-O鍵數為121/6=2,則Si原子數與O原子數之比為1:2。 【思考6】原子晶體的化學式是否可以代表其分子式? 不能。因為原子晶體是一個三維的網狀結構,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構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,沒有分子。 (2)相互作用不同,原子晶體中存在的是共價鍵。 5、原子晶體熔、沸點比較規(guī)律 對于原子晶體,一般來說,原子間鍵長越短,鍵能越大,共價鍵越穩(wěn)定,物質的熔沸點越高,硬度越大。 【比較歸納】原子晶體與分子晶體的比較 分子晶體 原子晶體 構成微粒 分子 原子 晶體內相互作用力 分子間作用力(含極性、氫鍵) 共價鍵 硬度、熔沸點 低 高 熔、沸點變化規(guī)律 (1)對于組成結構相似的物質,相對分子質量(2)極性分子非極性分子(3)氫鍵作用 鍵長、鍵能 化學式能否表示分子結構 能 不能 【總結】非金屬單質是原子晶體還是分子晶體的判斷方法 (1)依據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,質點間的作用是共價鍵;分子晶體的粒子是分子,質點間的作用是范德華力。 (2)記憶常見的、典型的原子晶體。 (3)依據晶體的熔點判斷:原子晶體熔、沸點高,常在1000℃以上;分子晶體熔、沸點低,常在數百度以下至很低的溫度。 (4)依據導電性判斷:分子晶體為非導體,但部分分子晶體溶于水后能導電;原子晶體多數為非導體,但晶體硅、晶體鍺是半導體。 (5)依據硬度和機械性能判斷:原子晶體硬度大,分子晶體硬度小且較脆。- 配套講稿:
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