第三章2晶体结构
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第2课时原子晶体[学习目标定位] 1.知道原子晶体的概念,能够从原子晶体的结构特点理解其物理特性。
2.学会晶体熔、沸点比较的方法。
一、原子晶体的概念、结构及其性质1.概念及组成(1)概念:相邻原子间以共价键相结合形成的具有空间立体网状结构的晶体,称为原子晶体。
(2)构成微粒:原子晶体中的微粒是原子,原子与原子之间的作用力是共价键。
2.两种典型原子晶体的结构(1)金刚石的晶体结构模型如图所示。
回答下列问题:①在晶体中每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合,形成正四面体结构,这些正四面体向空间发展,构成彼此联结的立体网状结构。
②晶体中相邻碳碳键的夹角为109°28′,碳原子采取了sp3杂化。
③最小环上有6个碳原子,晶体中C原子与C—C键个数之比为1∶2。
④晶体中C—C键键长很短,键能很大,故金刚石的硬度很大,熔点很高。
(2)二氧化硅晶体结构模型如图所示。
回答下列问题:①每个硅原子都采取sp3杂化,以4个共价单键与4个氧原子结合,每个氧原子与2个硅原子结合,向空间扩展,构成空间网状结构。
②晶体中最小的环为6个硅原子、6个氧原子组成的12元环,硅、氧原子个数比为1∶2。
3.特性由于原子晶体中原子间以较强的共价键相结合,故原子晶体:①熔、沸点很高,②硬度大,③一般不导电,④难溶于溶剂。
4.常见的原子晶体:常见的非金属单质,如金刚石(C)、硼(B)、晶体硅(Si)等;某些非金属化合物,如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2)等。
原子晶体的结构特点(1)构成原子晶体的微粒是原子,其相互作用力是共价键。
(2)原子晶体中不存在单个分子,化学式仅仅表示的是物质中的原子个数比关系,不是分子式。
例1下列物质的晶体直接由原子构成的一组是()①CO2②SiO2③晶体Si④白磷⑤氨基乙酸⑥固态HeA.①②③④⑤⑥B.②③④⑥C.②③⑥D.①②⑤⑥【考点】原子晶体【题点】原子晶体的一般性质及判断答案C解析CO2、白磷、氨基乙酸、固态He是分子晶体,其晶体由分子构成,稀有气体He由单原子分子构成;SiO2、晶体Si属于原子晶体,其晶体直接由原子构成。
第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识【知识点梳理】一、晶体与非晶体1、晶体与非晶体①晶体:是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的物质。
②非晶体:是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。
2、晶体的特征(1)晶体的基本性质晶体的基本性质是由晶体的周期性结构决定的。
①自范性:a.晶体的自范性即晶体能自发的呈现多面体外形的性质。
b.“自发”过程的实现,需要一定的条件。
晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。
②均一性:指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。
③各向异性:同一晶体构造中,在不同方向上质点排列一般是不一样的,因此,晶体的性质也随方向的不同而有所差异。
④对称性:晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。
在外形上,常有相等的对称性。
这种相同的性质在不同的方向或位置上做有规律的重复,这就是对称性。
晶体的格子构造本身就是质点重复规律的体现。
⑤最小内能:在相同的热力学条件下,晶体与同种物质非晶体固体、液体、气体相比较,其内能最小。
⑥稳定性:晶体由于有最小内能,因而结晶状态是一个相对稳定的状态。
⑦有确定的熔点:给晶体加热,当温度升高到某温度便立即熔化。
⑧能使X射线产生衍射:当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时,能产生光的衍射现象。
X射线的波长与晶体结构的周期大小相近,所以晶体是个理想的光栅,它能使X射线产生衍射。
利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要试验方法。
非晶体物质没有周期性结构,不能使X射线产生衍射,只有散射效应。
(2)晶体SiO2与非晶体SiO2的区别①晶体SiO2有规则的几何外形,而非晶体SiO2无规则的几何外形。
②晶体SiO2的外形和内部质点的排列高度有序,而非晶体SiO2内部质点排列无序。
③晶体SiO2具有固定的熔沸点,而非晶体SiO2无固定的熔沸点。
④晶体SiO2能使X射线产生衍射,而非晶体SiO2没有周期性结构,不能使X射线产生衍射,只有散射效应。
高中化学选修三第三章晶体结构与性质一、晶体常识1、晶体与非晶体比较自范性:晶体的适宜的条件下能自发的呈现封闭的,规则的多面体外形。
对称性:晶面、顶点、晶棱等有规律的重复各向异性:沿晶格的不同方向,原子排列的周期性和疏密程度不尽相同,因此导致的在不同方向的物理化学特性也不尽相同。
2、获得晶体的三条途径①熔融态物质凝固。
②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
③溶质从溶液中析出。
3、晶胞晶胞是描述晶体结构的基本单元。
晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。
4、晶胞中微粒数的计算方法——均摊法某粒子为n个晶胞所共有,则该粒子有1/n属于这个晶胞。
中学常见的晶胞为立方晶胞。
立方晶胞中微粒数的计算方法如下:①晶胞顶角粒子为8个晶胞共用,每个晶胞占1/8②晶胞棱上粒子为4个晶胞共用,每个晶胞占1/4③晶胞面上粒子为2个晶胞共用,每个晶胞占1/2④晶胞内部粒子为1个晶胞独自占有,即为1注意:在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状。
二、构成物质的四种晶体1、四种晶体的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律:原子晶体>离子晶体>分子晶体。
金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。
(2)原子晶体由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高。
如熔点:金刚石>碳化硅>硅(3)离子晶体一般地说,阴阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,相应的晶格能大,其晶体的熔、沸点就越高。
晶格能:1mol气态阳离子和1mol气态阴离子结合生成1mol离子晶体释放出的能量。
(4)分子晶体①分子间作用力越大,物质熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。
②组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高。
③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,熔、沸点越高。
④同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。
(5)金属晶体金属离子半径越小,离子电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高。
一、共价晶体的概念及其性质1.共价晶体的结构特点及物理性质(1)概念相邻原子间以共价键相结合形成共价键三维骨架结构的晶体。
(2)构成微粒及微粒间作用(3)物理性质①共价晶体中,由于各原子均以强的共价键相结合,因此一般熔点很高,硬度很大,难溶于常见溶剂,一般不导电。
①结构相似的共价晶体,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的熔点越高。
2.常见共价晶体及物质类别(1)某些单质:如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。
(2)某些非金属化合物:如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。
(3)极少数金属氧化物,如刚玉(α-Al2O3)等。
二、常见共价晶体结构分析1.金刚石晶体金刚石晶体中,每个碳原子均以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合,形成C—C—C夹角为109°28′的正四面体结构(即金刚石中的碳采取sp3杂化轨道形成共价键),整块金刚石晶体就是以共价键相连的三维骨架结构。
其中最小的环是六元环。
2.二氧化硅晶体(1)二氧化硅晶体中,每个硅原子均以4个共价键对称地与相邻的4个氧原子相结合,每个氧原子与2个硅原子相结合,向空间扩展,形成三维骨架结构。
晶体结构中最小的环上有6个硅原子和6个氧原子,硅、氧原子个数比为1①2。
(2)低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链,而没有封闭的环状结构。
这一结构决定了它具有手性。
熔点/① 194 -70 2180 >3500 1410 沸点/①18157365048272355A .SiCl 4、AlCl 3是分子晶体B .晶体硼是共价晶体C .晶体硅是共价晶体D .金刚石中的C -C 键比晶体硅中的Si -Si 键弱 9.工业制玻璃时,主要反应的化学方程式为:Na 2CO 3+SiO 2高温−−−→Na 2SiO 3+CO 2↑完成下列填空:(1)钠原子核外电子排布式为___________。