《原子晶体》精品课件

II.晶体硅
以硅原子代
Si
替金刚石中
的碳原子，
便可得到晶
体硅的结构。
通常，结构相似的原子晶体，原子半径 越小，键长越短，共价键键能越大，熔沸点 越高。
对于同属于原子晶体的不同晶体
(1)晶体的熔沸点高低取决于共价键的键长和键能。
键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高。
(2)若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径 的大小。
第二节 分子晶体与原子晶体
（第二课时） 原子晶体
【学习目标】
学生通过阅读教材，能根据物质组成或性质确定 原子晶体。 学生通过思考、讨论能分析典型原子晶体中金刚 石、二氧化硅的结构与性质。 学生通过学习，进一步理解共价键对物质性质的 影响，能比较常见分子晶体、原子晶体的性质。
【重难点】
分析金刚石、二氧化硅的结构与性质
①每个Si原子周围结合4个O原子；同 时，每个O原子跟2个Si原子相结合。 SiO2晶体是由Si原子和O原子按1：2的 比例所组成的立体网状的晶体。
②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 思考3:在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成?
（2）以SiO2为代表的一类
（1）以金刚石为代表的一类 金刚石晶体是一种三维网状结构。
① 在金刚石晶体中, C采取sp3杂化, 每个C与4个C形成共价单键,构成 正四面体，键角：109°28′。 ②最小碳环由6个C原子组成，它们组成非平面六边形。 ③含1molC的金刚石中有2mol C-C 键.
(1)金刚石
①在晶体中每个碳原子以共价单键与___个碳原子相 结合，成为_____体。 ②晶体中C-C键夹角为____，碳原子采取了__杂化。 ③最小环上有____个碳原子。 ④晶体中碳原子个数与C—C键数之比为______，12g 金刚石中含有C—C_____mol。
（2）以SiO2为代表的一类
①每个Si原子周围结合4个O原子；同 时，每个O原子跟2个Si原子相结合。 SiO2晶体是由Si原子和O原子按1：2 的比例所组成的立体网状的晶体。
思考2：硅原子个数与Si－O共价键个数之比是多少？ 氧原子个数与Si－O共价键个数之比是多少？
（2）以SiO2为代表的一类
(2)二氧化硅
①在晶体中，1个硅原子和__个氧原子形成___个共价键；
每个氧原子与___个硅原子相结合。故SiO2晶体中硅原子与 氧原子按_____的比例组成,二氧化硅每1个晶胞含有______
个硅氧键（Si－O） 。
②最小环上有___个原子；
③原硅酸根离子SiO44－的结构可表示为
；
二聚硅酸根离子Si2O76－中，只有硅氧键，它的结构可表示
思考1：干冰为什么沸点低？
思考2：由性质特点分析金刚石是否属于分子晶体
干冰
金刚石
熔点
很低
＞3550℃
沸点
很低
4827℃
金刚石晶体结构示意图
C
109º28´
共价键
二．原子晶体
1、概念：
相邻原子间均以共价键相结合而形成三维的共价键
网状结构的晶体。
思考：你怎么理解 “巨分子” “共价晶体” ？
2、结构特点： (1)构成粒子：原子。 (2)粒子间的作用：共价键。
•某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、 晶体锗(Ge) •某些非金属化合物：碳化硅(SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体
已知：晶体硅、锗的结构和金刚石相同。 分析：三者熔点的高低顺序。
已知：碳化硅的结构与金刚石相似，1个碳原子 连接4个硅原子，1个硅原子连接4个碳原子。 试比较碳化硅与前三者的熔点。
• 碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为 什么CO2晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体的熔沸 点很高？
二氧化硅晶体结构示意图
Si O
10Байду номын сангаасº28´
共价键
（2）以SiO2为代表的一类
思考1：在SiO2晶体中每个硅原子 周围紧邻的氧原子有多少个？每 个氧原子周围紧邻的硅原子有多 少个？在SiO2晶体中硅原子与氧 原子个数之比是多少？
4、常见原子晶体
（1）以金刚石为代表的一类 金刚石晶体是一种三维网状结构。
思考： 在金刚石晶体中, C采取何种杂化方式？ 每个C与多少个C成键？ 形成怎样的空间结构？键角？
（1）以金刚石为代表的一类 金刚石晶体是一种三维网状结构。 ① 在金刚石晶体中, C采取sp3杂化, 每个C与4个C形成共价单键,构成 正四面体，键角：109°28′。
为
。
晶体硅晶胞和结构模型
晶体SiO2的多种重要用途：
制造： 水泥、 玻璃、 人造宝石、 单晶硅、光 导纤维
4、典型的原子晶体
•某些单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、 晶体硼（B）、晶体锗（Ge）
①每个Si原子周围结合4个O原子；同 时，每个O原子跟2个Si原子相结合。 SiO2晶体是由Si原子和O原子按1：2的 比例所组成的立体网状的晶体。
②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
③二氧化硅的晶体结构中,最小的环由12个原子构成（6个Si 和6个O）。
一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔沸点就 越高。
例如，比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低：
原子半径：C < Si，则键长：C—C < C—Si < Si—Si，故键能： C—C > C—Si > Si—Si，熔点：金刚石 > 碳化硅 > 晶体硅。
思考与交流
• CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较 试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。
三态变化、 化学反应 都破坏它
3、原子晶体的物理特性及影响因素：
–熔点和沸点很高 –硬度大(金刚石在自然界中硬度最大) –一般不导电 –难溶于一些常见的溶剂 决定原子晶体物理性质的因素：
相邻原子间的共价键强弱
思考
• 原子晶体的化学式是否可以代表其分子式， 为什么？
• 为什么金刚石的熔沸点很高，硬度很大？ （阅读教材第68页，第三自然段）
思考： 最小碳环是几元环？ 它们是否在同一平面内？
（1）以金刚石为代表的一类 金刚石晶体是一种三维网状结构。
① 在金刚石晶体中, C采取sp3杂化, 每个C与4个C形成共价单键,构成 正四面体，键角：109°28′。 ②最小碳环是六元环，为非平面六边形。 思考：含1molC的金刚石中有多少C-C键？