2023學(xué)年完整公開(kāi)課版原子晶體

原子晶體第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)分子晶體與原子晶體

CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)如下表所示，通過(guò)比較試判斷SiO2晶體是否屬于分子晶體。碳元素和硅元素處于元素周期表中同一主族，為什么CO2晶體的熔、沸點(diǎn)很低，而SiO2晶體的熔沸點(diǎn)很高？0C熔點(diǎn)0C沸點(diǎn)狀態(tài)（室溫）CO2SiO2-56.2-78.417232230氣態(tài)固態(tài)SiO2不是分子晶體二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)180o109o28′SiO共價(jià)鍵（1）1個(gè)Si原子和4個(gè)O原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，每個(gè)Si原子周圍結(jié)合4個(gè)O原子；同時(shí)，每個(gè)O原子跟2個(gè)Si原子相結(jié)合。實(shí)際上，SiO2晶體是由Si原子和O原子按1：2的比例所組成的立體網(wǎng)狀的晶體。（2）最小的碳環(huán)是由6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子組成的12元環(huán)。（3）1molSiO2中含4molSi—O鍵二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)分析SiO二、原子晶體

1、定義：原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。

2、構(gòu)成微粒：

3、微粒之間的作用：

4、氣化或熔化時(shí)破壞的作用力：

5、物理性質(zhì)：熔沸點(diǎn)高，硬度大，難溶于一般溶劑。（共價(jià)鍵鍵能越大，熔沸點(diǎn)越高，硬度越大）原子共價(jià)鍵共價(jià)鍵6、常見(jiàn)原子晶體（1）某些非金屬單質(zhì)：硼（B）、硅（Si）、鍺（Ge）、金剛石（C）等（2）某些非金屬化合物：SiC、BN等（3）某些氧化物：SiO2、Al2O3等典型的原子晶體金剛石109o28′154pm鍵能： 347.7kj/mol熔點(diǎn)：大于35500C硬度：很大思考：

（1）在金剛石晶體中,C采取什么雜化方式？每個(gè)C與多少個(gè)C成鍵？形成怎樣的空間結(jié)構(gòu)？每個(gè)碳原子周圍緊鄰的碳原子有多少個(gè)？最小碳環(huán)由多少個(gè)碳原子組成？它們是否在同一平面內(nèi)？（2）在金剛石晶體中，C原子個(gè)數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為多少？（3）12克金剛石中C—C鍵數(shù)為多少NA？（1）在金剛石晶體中每個(gè)碳原子被周圍4個(gè)碳原子包圍,處于中心的該碳原子以共價(jià)鍵與周圍4個(gè)碳原子結(jié)合,成為正四面體型結(jié)構(gòu),

（2）碳以SP3雜化軌道形成共價(jià)鍵。這些結(jié)構(gòu)向空間發(fā)展,構(gòu)成彼此聯(lián)結(jié)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其中形成的最小環(huán)中含6個(gè)碳原子。每個(gè)碳原子被12個(gè)環(huán)共用。

（3）1mol金剛石中含有的C-C共價(jià)鍵數(shù)

2mol。原子晶體金剛石的結(jié)構(gòu)分析某些原子晶體的熔點(diǎn)和硬度原子晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/0C＞355030002700171014101211硬度109.59.576.56.0怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降？結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體熔點(diǎn)越高,硬度越大。金剛石＞晶體硅＞晶體鍺莫氏硬度是表示礦物硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)，1824年由德國(guó)礦物學(xué)家莫斯（FrederichMohs）首先提出。確定這一標(biāo)準(zhǔn)的方法是，用棱錐形金剛石鉆針刻劃所試礦物的表面而產(chǎn)生劃痕，用測(cè)得的劃痕的深度來(lái)表示硬度。資料莫氏硬度在石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)最小的碳環(huán)完全擁有碳原子數(shù)為

，每個(gè)C完全擁有C－C數(shù)為

。石墨中C－C夾角為：1200，

C－C鍵長(zhǎng)：1.42×10－10

m層間距：3.35×10－10

m空間層狀結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)俯視圖石墨晶體結(jié)構(gòu)混合型晶體23石墨為什么很軟？石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高（高于金剛石）？石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，容易滑動(dòng)，所以石墨很軟。石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵（大π鍵），故熔沸點(diǎn)很高。小結(jié)1：金剛石、石墨的比較項(xiàng)目金剛石石墨晶體形狀晶體中的鍵或作用力由最少碳原子形成環(huán)的形狀與個(gè)數(shù)碳原子成鍵數(shù)每個(gè)環(huán)上鍵的平均數(shù)每個(gè)環(huán)上原子的平均數(shù)正四面體空間網(wǎng)狀六邊形平面層狀共價(jià)鍵共價(jià)鍵與范德華力６個(gè)原子不同面６個(gè)原子同面４３6×1/6=16×1/2=36×1/12=1/26×1/3=2小結(jié)2：分子晶體與原子晶體的比較晶體類型原子晶體分子晶體概念組成微粒

作用力熔沸點(diǎn)硬度溶解性導(dǎo)