2022年高三化学 晶体结构与性质教案(二)教学素材

2022年高三化学 晶体结构与性质教案(二)教学素材（四）原子晶体1、定义：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。（1）构成原子晶体的粒子是原子；（2）原子晶体的粒子间以较强的共价键相结合；（3）原子晶体熔化破坏的是共价键。2、常见的原子晶体（1）某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅（Si）、晶体硼（B）、晶体锗（Ge）等。（2）某些非金属化合物：碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体等。（3）某些氧化物：二氧化硅（SiO）晶体。3、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，所以原子晶体具有：（1）熔点和沸点高；（2）硬度大；（3）一般不导电；（4）且难溶于一些常见的溶剂。【思考4】为何CO2熔沸点低？而破坏CO2分子却比SiO2更难？ 因为CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体，所以熔化时CO2是破坏范德华力而SiO2是破坏化学键。所以SiO2熔沸点高。破坏CO2分子与SiO2时，都是破坏共价键，而CO键能Si-O键能，所以CO2分子更稳定。【思考5】怎样从原子结构角度理解金刚石、碳化硅和锗的熔点和硬度依次下降？因为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，所以熔点和硬度有如下关系：金刚石碳化硅锗。4、原子晶体的结构（1）金刚石晶体金刚石中每个C原子以sp3杂化，分别与4个相邻的C 原子形成4个键，故键角为10928，每个C原子的配位数为4；每个C原子均可与相邻的4个C构成实心的正四面体，向空间无限延伸得到立体网状的金刚石晶体，在一个小正四面体中平均含有1+41/4 =2个碳原子；在金刚石中最小的环是六元环，1个环中平均含有61/12=1/2个C原子，含C-C键数为61/6=1；金刚石的晶胞中含有C原子为8个，内含4个小正四面体，含有C-C键数为16。（2）二氧化硅晶体二氧化硅中Si原子均以sp3杂化，分别与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子成键；晶体中的最小环为十二元环，其中有6个Si原子和6个O原子，含有12个Si-O键；每个Si原子被12个十二元环共有，每个O原子被6个十二元环共有，每个Si-O键被6个十二元环共有；每个十二元环所拥有的Si原子数为61/6=1，拥有的O原子数为61/6=1，拥有的Si-O键数为121/6=2，则Si原子数与O原子数之比为1：2。【思考6】原子晶体的化学式是否可以代表其分子式？不能。因为原子晶体是一个三维的网状结构，无小分子存在。【思考7】以金刚石为例，说明原子晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同？（1）组成微粒不同，原子晶体中只存在原子，没有分子。（2）相互作用不同，原子晶体中存在的是共价键。5、原子晶体熔、沸点比较规律对于原子晶体，一般来说，原子间键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高，硬度越大。【比较归纳】原子晶体与分子晶体的比较分子晶体原子晶体构成微粒分子原子晶体内相互作用力分子间作用力（含极性、氢键）共价键硬度、熔沸点低高熔、沸点变化规律（1）对于组成结构相似的物质，相对分子质量（2）极性分子非极性分子（3）氢键作用键长、键能化学式能否表示分子结构能不能【总结】非金属单质是原子晶体还是分子晶体的判断方法（1）依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断：原子晶体的粒子是原子，质点间的作用是共价键；分子晶体的粒子是分子，质点间的作用是范德华力。（2）记忆常见的、典型的原子晶体。（3）依据晶体的熔点判断：原子晶体熔、沸点高，常在1000以上；分子晶体熔、沸点低，常在数百度以下至很低的温度。（4）依据导电性判断：分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电；原子晶体多数为非导体，但晶体硅、晶体锗是半导体。（5）依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。