第三章-第二节-原子晶体PPT课件
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新人教版化学选3 第三章 第二节分子晶体与原子晶体
分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较
晶体类型
结构、性质
分子晶体
原子晶体
结 构
构成晶体粒子
粒子间的作用力 硬度 溶、沸点
分子 分子间作用力 较小
Байду номын сангаас
原子 共价键 较大
较低
固态和熔融状 态都不导电 相似相溶
很高
不导电
性 质
导电
溶解性
难溶于常见溶剂
知识拓展－比较石墨和金刚石晶体结构
1.55×10-10m
石墨
金刚石
思考：
（1）石墨为什么很软？
（2）石墨的熔沸点为什么很高？ 石墨的熔点为什么高于金刚石？
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。 沸点 （℃） 4827 4827
熔点 它们都有很强的C-C共价键。在石墨 （℃） 中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）， 3652 C-C键长比金刚石的短，键的强度大， 石墨 故其熔点金刚石高。 金刚石 3550
第三章 晶体结构与性质
第二节
《分子晶体与原子 晶体》第二课时
二．原子晶体（共价晶体）
1、概念：
金 刚 石
构成晶体的粒子是原子，所有的 相邻原子间都以共价键相结合而形成 空间立体网状结构的晶体。
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？
2、原子晶体的物理特性
（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。 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，所以原子晶体有特殊的物理性质。
（3）石墨属于哪类晶体？为什么？
3.2.2共价晶体 课件 高二化学人教版(2019)选择性必修2
六、比较物质熔点的办法
比较物质的熔点的方法
方 法 依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断 依据性质判断
判断 晶体的类型
共价 晶体
判断 键能的大小
键能越大 熔点越高
分子 晶体
判断 分子间的 作用力
有氢键
只有 范德华力
氢键的数目 多少
相对分子 质量大小
2、“具有共价键的晶体叫做共价晶体”，这种说法对吗？为什么？
键；每个氧原子形成 2 个共价键；
在SiO2 晶体中，最小环为 12 元环，由 6 个Si原子和 6 个O原子构成。
四、二氧化硅晶体的特征
1 mol SiO2中含 4 mol Si-O键
60 g 二氧化硅含有__N_A__个Si原子 含有_2_N__A_个O原子 含有_4_N__A_ 个Si-O键
三、金刚石晶体的特征
金刚石晶胞示意图
晶体中最小的碳环由 6 个碳原子组成，
且不在同一平面内，最多有 4 个碳原
子在同一平面。
键长 154 pm (很短)
键能 347.7 kJ·mol-1
(很高)
共价键 数目
(很多)
金刚石 熔点＞3 500 ℃ (高)，
硬度大
四、二氧化硅晶体的特征
不同点： 共同点：
近年来以Si3N4 为基础，用Al取代部分Si，用O取代部分N而获得结构多样 化的陶瓷，用于制造LED发光材料。
三、金刚石晶体的特征
一个金刚石晶胞中，含有几个碳原子？
金刚石晶胞示意图
体内
每个碳原子与4个碳原子成键
碳原子采取sp3杂化方式 每个C形成4个共价键，1 mol C 形成的共价
键为2个碳原子共用，故共价键数目为2 mol
3-2-2原子晶体
人 教 版 化 学
第三章 晶体结构与性质
说明：
①金刚石晶体中每个碳原子与它直接相邻的4个碳原子
形成正四面体结构，所以金刚石晶体中C—C—C的夹角为 109°28′。 ②金刚石晶体中每个碳原子与周围4个碳原子形成4个 C—C键，平均每个碳原子形成2个C—C键，所以金刚石晶体 中碳原子数与C—C键数之比为1∶2，即含1mol碳原子的金 刚石晶体含有2molC—C键。 ③金刚石中最小的碳环上有6个碳原子。
人 教 版 化 学
第三章 晶体结构与性质
说明：
确定非金属单质的晶体类型的方法：
①依据构成晶体的粒子和粒子间的作用力判断：构成 原子晶体的粒子是原子，原子间的作用力是共价键；构成 分子晶体的粒子是分子，分子间的作用是范德华力。 ②也可以依据晶体的熔、沸点判断：原子晶体熔、沸
人 教 版 化 学
点高，常在1000℃以上；分子晶体熔、沸点低，常在数百
1.原子晶体的概念 所有原子都以共价键相互结合，整块晶体是一个三维
的共价键网状结构，又称共价晶体。
2．原子晶体的构成微粒 原子晶体中不存在分子，只存在原子。 注意： 原子晶体中不存在分子，所以原子晶体的化学式不代
人 教 版 化 学
表分子，只代表组成原子的个数比，如SiO2代表SiO2晶体中
硅原子与氧原子的个数比为1∶2，不代表存在SiO2分子。
C—Si＞Si—Si，键能越大，原子晶体的熔点越高，A项正确； NH3 分子之间有氢键，故NH3 的沸点高于PH3 的，B项正确；人
二氧化硅是原子晶体，硬度大，白磷和冰都是分子晶体，
硬度较小，C项错误；卤化硅为分子晶体，它们的组成和结 构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，熔点 越高，D项正确。 [答案] C
第三章 晶体结构与性质
说明：
①金刚石晶体中每个碳原子与它直接相邻的4个碳原子
形成正四面体结构，所以金刚石晶体中C—C—C的夹角为 109°28′。 ②金刚石晶体中每个碳原子与周围4个碳原子形成4个 C—C键，平均每个碳原子形成2个C—C键，所以金刚石晶体 中碳原子数与C—C键数之比为1∶2，即含1mol碳原子的金 刚石晶体含有2molC—C键。 ③金刚石中最小的碳环上有6个碳原子。
人 教 版 化 学
第三章 晶体结构与性质
说明：
确定非金属单质的晶体类型的方法：
①依据构成晶体的粒子和粒子间的作用力判断：构成 原子晶体的粒子是原子，原子间的作用力是共价键；构成 分子晶体的粒子是分子，分子间的作用是范德华力。 ②也可以依据晶体的熔、沸点判断：原子晶体熔、沸
人 教 版 化 学
点高，常在1000℃以上；分子晶体熔、沸点低，常在数百
1.原子晶体的概念 所有原子都以共价键相互结合，整块晶体是一个三维
的共价键网状结构，又称共价晶体。
2．原子晶体的构成微粒 原子晶体中不存在分子，只存在原子。 注意： 原子晶体中不存在分子，所以原子晶体的化学式不代
人 教 版 化 学
表分子，只代表组成原子的个数比，如SiO2代表SiO2晶体中
硅原子与氧原子的个数比为1∶2，不代表存在SiO2分子。
C—Si＞Si—Si，键能越大，原子晶体的熔点越高，A项正确； NH3 分子之间有氢键，故NH3 的沸点高于PH3 的，B项正确；人
二氧化硅是原子晶体，硬度大，白磷和冰都是分子晶体，
硬度较小，C项错误；卤化硅为分子晶体，它们的组成和结 构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，熔点 越高，D项正确。 [答案] C
第3章第2节分子晶体与共价晶体第2课时课件(57张)
(3)依据晶体的导电性判断。 分子晶体为非导体,但部分分子晶体溶于水后能导电,如HCl。共价晶体多数为 非导体,但晶体Si、晶体Ge为半导体。 (4)依据晶体的硬度和机械性能判断。 共价晶体硬度大;分子晶体硬度小且较脆。
(5)依据物质的分类判断。 ①大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属 氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 ②常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等;常见的化合物类共价 晶体有碳化硅、二氧化硅等。
【思考·讨论】 (1)常见的单质共价晶体有哪些?
提示:金刚石、单质硅、单质硼。 (2)常见的共价晶体化合物有哪些? 提示:SiO2、SiC、C3N4、Si3N4、BN、AlN、BP、GaAs等。
【案例示范】 【典例】(2020·洛阳高二检测)下列晶体性质的比较中不正确的是( ) A.沸点:NH3>PH3 B.熔点:SiI4>SiBr4>SiCl4 C.硬度:白磷>冰>二氧化硅 D.硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅
【思考·讨论】 金刚石的晶胞如图所示:
(1)1 mol金刚石中含________个共价键。 提示:2NA。 (2)晶胞棱长为a,碳原子半径为r。a、r之间有什么关系? 提示:2r= 1 3a。
4
【案例示范】
【典例】将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无 氧条件下高温灼烧,可得到氮化硅(Si3N4)固体,氮化硅是一种新型耐高温、耐 磨材料,在工业上有广泛的应用。下列推断可能正确的是 ( )
①每个碳原子都采取sp3杂化,与相邻的4个碳原子以共价键相结合,正四面体形 结构,键角109°28′ 。 ②晶体中最小的碳环由6个碳原子组成,且不在同一平面内,最多有4个碳原子 在同一平面。 ③每个C形成4个C—C键,每个C占有2个C—C键,即C原子与C—C键之比为1∶2。 ④每个C原子被12个六元环共用,1个碳环占有的碳原子为0.5个。 ⑤每个C—C键被6个六元环共用。
【红对勾】14-15人教化学选修三课件：3-2分子晶体与原子晶体
分子
2．(1)①很高
越小
越短 越大
越高
②难
③大
(2)①非金属单质 (3)4 正四面体
②非金属化合物 正四面体 109° 28′ sp3
课堂互动探究02
课堂互动·提能力
原子晶体与分子晶体的结构与性质
1．分子晶体与原子晶体的比较 晶体类型 分子晶体 分子间通过分 定义 子间作用力结 合形成的晶体 原子晶体 相邻原子间以共价键 结合而形成空间立体 网状结构的晶体
2．属于分子晶体的物质种类 (1)所有________，如H2O、NH3、CH4等。 (2)部分非金属单质，如卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8) 等。 (3)部分________，如CO2、P4O10、SO2等。 (4)几乎所有的________，如HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3 等。 (5)绝大多数有机物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯 等。
(2)常见原子晶体： ①某些________；如：晶体硼、晶体Si和晶体Ge、金刚石 等。 ②某些________；如：金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化 硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)等。 (3)金刚石晶体的结构 在金刚石晶体中，每个碳原子被相邻的________个碳原子包 围，形成________，被包围的碳原子处于________的中心，碳碳 键的夹角________，碳原子以________杂化方式成键。
易错点排行榜 · 晶体类型的判断★★★ · 原子晶体、分子晶体的性质★★ · 金刚石、晶体硅、SiO2晶体的结构特点★★
课前自主学习01
课前预习·打基础
一、分子晶体 1．结构特点 (1)构成微粒及微粒间的作用力
(2)微粒堆积方式 ①若分子间作用力只是范德华力，则分子晶体有________特 征，即每个分子周围有________个紧邻的分子。 ②分子间含有其他作用力，如氢键，由于氢键具有______， 使分子不能采取密堆积的方式，则每个分子周围紧邻的分子要少 于12个。如冰中每个水分子周围只有________个紧邻的水分子。
第三章晶体结构与性质第二节分子晶体与共价晶体课件人教版选择性必修2.
例4：下图列出了五个多面体的结构：〔 〕内数 字表示笼形多面体的多边形边数，上标表示该 多边形的数目。
A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕
分子晶体
A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕 (1)已知A、B分别由20、24个水分子组成，请确定构成 C、D、E笼形多面体的H2O分子数。
Hale Waihona Puke 子晶体A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕 解：视察可知水分子数等于顶点数V；每个顶点连接3 条棱，所以棱数E=1.5V。面数F等于各结构上标之和 根据多面体欧拉定律V+F-E=2可解得V。
分子晶体
A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕
所以2.5a+3b=90 a 12
60+a+b-90=2
b 20
分子晶体
根据化学键的知识可知， 键的数目=棱的数目 所以 x+y=90
根据电子守恒可知， 2x+4y=60×4=240
x 60
y 30
分子晶体
例2：C60晶胞为面心立方晶胞，2个最近分子之 间的距离为d=1nm,求C60的密度。
分子晶体
ZM VNA
（452
1010）2
737
4 18 1010
s
in120
6.02
1023
g • cm3
0.917 g • cm3
分子晶体
水分子笼包合物
分子晶体
202X年5月18号， 我国对可燃冰进行 了首次的试采，实 现了187个小时连 续不间断的开采， 最终得以稳定产气 ，也成为了全球第 一个掌握该项技术 的国家。
A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕
分子晶体
A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕 (1)已知A、B分别由20、24个水分子组成，请确定构成 C、D、E笼形多面体的H2O分子数。
Hale Waihona Puke 子晶体A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕 解：视察可知水分子数等于顶点数V；每个顶点连接3 条棱，所以棱数E=1.5V。面数F等于各结构上标之和 根据多面体欧拉定律V+F-E=2可解得V。
分子晶体
A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕
所以2.5a+3b=90 a 12
60+a+b-90=2
b 20
分子晶体
根据化学键的知识可知， 键的数目=棱的数目 所以 x+y=90
根据电子守恒可知， 2x+4y=60×4=240
x 60
y 30
分子晶体
例2：C60晶胞为面心立方晶胞，2个最近分子之 间的距离为d=1nm,求C60的密度。
分子晶体
ZM VNA
（452
1010）2
737
4 18 1010
s
in120
6.02
1023
g • cm3
0.917 g • cm3
分子晶体
水分子笼包合物
分子晶体
202X年5月18号， 我国对可燃冰进行 了首次的试采，实 现了187个小时连 续不间断的开采， 最终得以稳定产气 ，也成为了全球第 一个掌握该项技术 的国家。
材料科学基础第三章典型晶体结构(共71张PPT)
Zn离子的位置交叉错开。
表示方法：球体堆积法；坐标法；投影图；配位多面体连 接方式
与金刚石晶胞的比照 ，有什么不同？
同型结构的晶体β-SiC,GaAs,AlP 等
5、 -ZnS〔纤锌矿〕型结构 〔AB type〕
六方晶系，简单六方格子
配位数：
晶胞中正负离子个数
堆积及空隙情况
同型结构的晶体:BeO, ZnO, AlN等
笼外俘获其它原子或基团，形成类C60的衍生物，例如
C60F60。再如，把K、Cs、Ti等金属原子掺进C60分子 的笼内，就能使其具有超导性能。再有C60H60这些相 对分子质量很大地碳氢化合物热值极高，可做火箭的 燃料等等。
2〕碳纳米管
碳纳米管又称纳米碳管〔 Carbon nanotube，CNT〕，是 单质碳的一维结构形式。碳纳米 管按照石墨烯片的层数分类可分 为：单壁碳纳米管〔Singlewalled nanotubes, SWNTs〕和多 壁碳纳米管〔Multi-walled nanotubes, MWNTs〕。
4. -ZnS〔闪锌矿〕型结构 〔AB type〕 点群：
空间群：
配位数：
晶胞中正负离子个数Z：
堆积及间隙情况：
• 以体积较大的S2-作立方紧密堆积 • Zn2+如何填充？ • 空隙如何分布？
等同点分布：
共有2套等同点。这种结构 可以看作是Zn离子处在由S离 子组成的面心立方点阵的4个
四面体间隙中，即有一半四面 体间隙被占据，上层和下层的
晶体结构的描述通常有三种方法：
1〕坐标法：给出单位晶胞中各质点的空间坐标，这种采用
数值化方式描述晶体结构是最标准化的。为了方便表示晶胞， 化学式可写为MO，其中M2＋是二价金属离子，结构中M2＋和O2－分别占据了NaCl中钠离子和氯离子的位置。 以由体正积 负还较离大子可的半径S以2比-作rN采立a方+/r用紧cl-密≈堆投0.积 影图，即所有的质点在某个晶面〔001〕上的投
表示方法：球体堆积法；坐标法；投影图；配位多面体连 接方式
与金刚石晶胞的比照 ，有什么不同？
同型结构的晶体β-SiC,GaAs,AlP 等
5、 -ZnS〔纤锌矿〕型结构 〔AB type〕
六方晶系，简单六方格子
配位数：
晶胞中正负离子个数
堆积及空隙情况
同型结构的晶体:BeO, ZnO, AlN等
笼外俘获其它原子或基团，形成类C60的衍生物，例如
C60F60。再如，把K、Cs、Ti等金属原子掺进C60分子 的笼内，就能使其具有超导性能。再有C60H60这些相 对分子质量很大地碳氢化合物热值极高，可做火箭的 燃料等等。
2〕碳纳米管
碳纳米管又称纳米碳管〔 Carbon nanotube，CNT〕，是 单质碳的一维结构形式。碳纳米 管按照石墨烯片的层数分类可分 为：单壁碳纳米管〔Singlewalled nanotubes, SWNTs〕和多 壁碳纳米管〔Multi-walled nanotubes, MWNTs〕。
4. -ZnS〔闪锌矿〕型结构 〔AB type〕 点群：
空间群：
配位数：
晶胞中正负离子个数Z：
堆积及间隙情况：
• 以体积较大的S2-作立方紧密堆积 • Zn2+如何填充？ • 空隙如何分布？
等同点分布：
共有2套等同点。这种结构 可以看作是Zn离子处在由S离 子组成的面心立方点阵的4个
四面体间隙中，即有一半四面 体间隙被占据，上层和下层的
晶体结构的描述通常有三种方法：
1〕坐标法：给出单位晶胞中各质点的空间坐标，这种采用
数值化方式描述晶体结构是最标准化的。为了方便表示晶胞， 化学式可写为MO，其中M2＋是二价金属离子，结构中M2＋和O2－分别占据了NaCl中钠离子和氯离子的位置。 以由体正积 负还较离大子可的半径S以2比-作rN采立a方+/r用紧cl-密≈堆投0.积 影图，即所有的质点在某个晶面〔001〕上的投
高中化学第3章晶体结构与性质第2节分子晶体与共价晶体第2课时共价晶体课件新人教版选择性必修2
2，A 正确；石墨烯晶体中，单层上的碳原子除形成单键外，还形成大
π 键，不存在碳碳双键，B 错误；金刚石晶体中，每个碳原子形成 4 个 σ 键，采用 sp3 杂化，C 正确；由金刚石晶体结构模型可知，最小的环为 6 元环，D 正确。故选 B。
随堂演练·知识落实
1．下列关于金刚石的说法中，错误的是( D ) A．晶体中不存在独立的分子 B．碳原子间以共价键相结合 C．是天然存在的硬度最大的物质 D．化学性质稳定，在高温下也不与氧气发生反应 解析：金刚石属于共价晶体，共价晶体由原子组成，故A正确；金 刚石中碳原子以共价键的形式结合，故B正确；在天然存在的物质中， 金刚石的硬度最大，故C正确；在高温下金刚石可以与氧气反应生成二 氧化碳，故D错误。故选D。
的键长、键能、熔点和硬度的数据。
晶体 键长/pm
键能/(kJ·mol－1)
熔点/℃ 硬度
金刚石
154
348
>3 500 10
碳化硅
184
301
2 700 9.5
晶体硅
234
226
1 410 6.5
(1)使共价晶体熔化，需要破坏的粒子间作用力是什么？使金刚石、
碳化硅、晶体硅熔化分别破坏的这种具体的作用力又是什么？
(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(Al2O3)等。
正|误|判|断
1.由原子直接构成的晶体一定是共价晶体。( × ) 2．共价晶体在固态或熔化时均不导电。( × ) 3．共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时不与其他物质 反应。( × ) 4．二氧化硅和干冰虽然是同一主族的氧化物，但属于不同的晶体 类型。( √ )
π 键，不存在碳碳双键，B 错误；金刚石晶体中，每个碳原子形成 4 个 σ 键，采用 sp3 杂化，C 正确；由金刚石晶体结构模型可知，最小的环为 6 元环，D 正确。故选 B。
随堂演练·知识落实
1．下列关于金刚石的说法中，错误的是( D ) A．晶体中不存在独立的分子 B．碳原子间以共价键相结合 C．是天然存在的硬度最大的物质 D．化学性质稳定，在高温下也不与氧气发生反应 解析：金刚石属于共价晶体，共价晶体由原子组成，故A正确；金 刚石中碳原子以共价键的形式结合，故B正确；在天然存在的物质中， 金刚石的硬度最大，故C正确；在高温下金刚石可以与氧气反应生成二 氧化碳，故D错误。故选D。
的键长、键能、熔点和硬度的数据。
晶体 键长/pm
键能/(kJ·mol－1)
熔点/℃ 硬度
金刚石
154
348
>3 500 10
碳化硅
184
301
2 700 9.5
晶体硅
234
226
1 410 6.5
(1)使共价晶体熔化，需要破坏的粒子间作用力是什么？使金刚石、
碳化硅、晶体硅熔化分别破坏的这种具体的作用力又是什么？
(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(Al2O3)等。
正|误|判|断
1.由原子直接构成的晶体一定是共价晶体。( × ) 2．共价晶体在固态或熔化时均不导电。( × ) 3．共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时不与其他物质 反应。( × ) 4．二氧化硅和干冰虽然是同一主族的氧化物，但属于不同的晶体 类型。( √ )