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原子晶体 Being Thankful • Let me count the ways – Your sub points here 世界最大的有色钻石 407.48克拉（81.50克） 41 世 界 克最 拉大 （的 绿 色 克钻 ） 8.2 石 • 金刚石具有很高的熔、沸点 和很大的硬度。你能结合金 刚石晶体的结构示意图解释 其中的原因吗？ • 由于金刚石晶体中所有原子都是通过 共价键结合的，而共价键的键能大， 如C－C键的键能为348kJ·mol-1。 所以金刚石晶体熔、沸点很高，硬度 很大。 金刚石 用金刚石制成的钻头 问题解决 阅读课本51页，请思考 什么是原子晶体? 原子晶体有哪些物理特性？ 常见的原子晶体有哪些？ 原子晶体 一、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。 构成粒子:原子 作用力：共价键 晶体中没有单个分子存在； 化学式只代表原子个数之比。 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？ 从下面表格中你能获取哪些信息？ 某些原子晶体的熔点和硬度 原子 晶体 金刚石 碳化硅 氧化铝 石英 熔点 ℃ 3550 2600 2030 1710 硬度 ° 10 9.5 9 7 硅 锗 1415 1211 6.5 6.0 二、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 结 间立体网状结构，所以原子晶体 的 构 熔点和沸点高 决 硬度大 定 一般不导电 性 且难溶于一些常见的溶剂 质 三、常见的原子晶体 • 某些非金属单质： 性 –金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体 质 硼（B）等 • 某些非金属化合物： 反 –碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN） 映 晶体等 结 • 某些氧化物： 构 –二氧化硅（ SiO ）晶体等 2 • 教科书 P51 晶体硅（Si） 、金刚砂（SiC）都是与金刚 石相似的原子晶体，请根据表3-6中数据分析 其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系。 键长: C—C < C–Si < Si—Si 键能：C—C > C–Si > Si—Si 所以熔点、硬度: 金刚石>SiC>Si 结构相似的原子晶体，成键的原子 半径越小，键长越短，键能越大，晶体 熔点越高,硬度越大。 金刚石的晶体结构模型 正四面体 在金刚石晶胞中占有 的碳原子数: 8×1/8+6×1/2+4=8 最小环为六元环 金刚石 空间网状结构 键角 109°28’ 空间六元环 （所含原子不共面） 金刚石 晶体硅 碳化硅 问题解决 1.在金刚石晶体中每个碳原子周 围紧邻的碳原子有多少个？ 4个 2.金刚石结构中每个碳原子实际 形成的化学键为几个? 2个 3.在金刚石晶体中碳原子个数与 C－C 共价键个数之比是多少？1：2 4.在金刚石晶体中最小碳环由几 个碳原子来组成? 6个 Si O 180º 109º28´ 共价键 问题解决 1. 在SiO2晶体中，每个硅原子与 4 个氧原子 结合；每个氧原子与 2 个硅原子结合；在SiO2 晶体中硅原子与氧原子个数之比是 1：2 。 2. 在SiO2 晶体中，每个硅原子形成 4 个共 价键；每个氧原子形成 2 个共价键；硅原子 个数与Si－O 共价键个数之比是 1：4 ；氧原 子个数与Si－O 共价键个数之比是 1：2 。 SiO2 根据SiO2的结构计算Si、O的原子个数比为 1:2 。 1molSiO2晶体中含有Si-O键的数目为_______。 4NA 12 SiO2空间结构中最小的环含有_______个原子。 金刚石切具和钻头、硅太阳能电池 中的硅板历经风吹雨淋日晒，不改其 性，这是什么原因？ 解释：它们都是原子晶体，晶体中的 所有原子都是通过共价键结合的，性 质稳定。 四、几种类型的化学键的比较 化学键 成键本质 金属离子和自由 电子之间的相互 金属键 作用 阴、阳离子之间 离子键 的静电作用 键的方向 影响键强弱的因素 和饱和性 无 金属元素的原子半 径、单位体积内的 自由电子数 无 阴、阳离子的电荷 数和核间距离 自旋方向相反的 既有方向 未成对电子形成 性又有饱 共价键 共用电子对 和性 键能、键长、成键 电子数、极性 原子晶体 一、原子晶体 1、定义：相邻原子间以共价键相结合 而形成的空间网状结构的晶体。 2、物理特性 二、常见的原子晶体 三、金刚石、二氧化硅的晶体结构 四、几种类型的化学键比较 i小试牛刀 1、下列晶体中不属于原子晶体的是（ A ） A、干冰 B、金刚砂 C、金刚石 D、水晶 2、石墨晶体是层状结构，在每一层内每一个 碳原子都跟其他3个碳原子相结合，如图是其 晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占 有的碳原子数是（ D ） A、10个 B、18个 C、24个 D、14个 3、已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度， 且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列 关于C3N4晶体的说法错误的是（ D ） A、该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石中的 碳碳键更牢固 B、该晶体中每个碳原子连接4个氮原子、每个氮 原子连接3个碳原子 C、该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电 子结构 D、该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键 形成空间网状结构 1、判断以下说法是否正确？ （1）（09福师大附中理综）含1mol硅原子的SiO2 晶体中Si-O键的数目为NA。（ 否 ） （2）（09三明市质检）12g金刚石中所含有的共 否 ） 价键的数目为NA。（ 2、（09泉州市质检）甲、乙是同主族的两种短周 期元素，其单质都具有正四面体的结构或结构单 元，甲元素的基态原子的最外层电子排布式为 nsnnpn，甲元素的最高价氧化物的分子中含有 2 个 σ键和 2 个π键。若使乙的最高价氧化物晶体熔 化，需要破坏的作用力是 共价键 。甲元素和 乙元素的电负性较大的是 C （填元素符号）。 知识拓展－石墨 一种结晶形碳，有天然出产的矿 物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑 腻感，可沾污手指成灰黑色。有金 属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞 片状和致密块状。密度2.25g/cm3， 化学性质不活泼。具有耐腐蚀性， 在空气或氧气中强热可以燃烧生成 二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并 用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。 知识拓展－石墨 石 墨 晶 体 结 构 同学们,想知道更多与石 墨晶体结构有关的知识 吗?快去课本P59页寻找 答案吧! 知识拓展－石墨 石墨晶体结构 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