原子晶体
合集下载
原子晶体 ppt课件
（4）由物质类别
–以上皆否定，则多数是分子晶体。
强碱、绝大多数盐、部分金属氧化物及过氧化物
---离子晶体
多数非金属单质、气态氢化物、非金属氧化物、酸和多数有机物 ---分子晶体
SO2 共价键 分子晶体 SiO2 共价键 原子晶体
CO2 H2O
NaCl HCl
共价键 共价键
离子键 共价键
分子晶体 分子晶体
离子晶体 分子晶体
CCl4 共价键 分子晶体 KCl 离子键 离子晶体
练习7 下列各组物质气化或熔化时，所克服的微粒
间的作用（力），属同种类型的是 ( A D )
（A）碘和干冰的升华
三:原子晶体
原子晶体结构
1、定义:
相邻原子间以共价键相结合而形成空 间网状结构的晶体,叫原子晶体.
(1)构成粒子：
原子
(2)粒子间作用力： 共价键
(3):原子晶体结构上的共同特点： 空间网状结构
原子晶体
金刚石
晶体的硬度
食盐
干冰
金刚石
食盐
石墨
2、物理性质
熔、沸点高，硬度大，难压缩，一 般不导电,难溶于常见溶剂.
离子键---离子晶体 从组共价成键上-判--原断子（晶仅体限于中学范围）：
分子间作用力 ---分子晶–体有无金属离子？(有：离子晶体) （3）由熔沸点高低及导电性：
很高--原子晶体 较高-–-离是子否晶属体于“较四低种-原-分子子晶晶体体（金刚石、金 熔融状态能导电--离子晶刚砂体（SiC）、晶体硅、石英（SiO2） ）”？
练习4
下列物质中熔点最高的是
A. 硫磺 B. 金刚石
C. 冰
D.食盐
练习5
判断熔点的大小, 说出判断依据
什么叫原子晶体
①石墨为什么很软？
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。
②石墨的熔沸点为什么很高？
石墨各层均为平面网状结构，碳原 子之间存在很强的共价键，故熔沸 点很高。
小结：
1、离子晶体、分子晶体、原子晶体比较
离子晶体
组成微粒 阴、阳离子 离子键
分子晶体
分 子
原子晶体
原 子
微粒间作用力
熔沸点 硬度 导电性
分子间作用力 共价键
较高
较大
低
小
高
大 一般为 非导体
水溶液、 非导体，水 熔融态导电 溶液可能导电
2、晶体的熔沸点的比较 （1）不同类型晶体
原子晶体＞离子晶体＞分子晶体
（2）相同类型晶体 由晶体内微粒间作用力大小来确定
①离子晶体 组成相似的离子晶体，看离子键的强度。 ②分子晶体
复习巩固
1、离子晶体、分子晶体的构成粒子 及 粒子间作用各是什么? 2、影响离子晶体、分子晶体熔沸点、
硬度大小的因素各是什么？
阅读思考:
1、什么叫原子晶体？ 2、原子晶体的特点？
3、哪些物质属于原子晶体？
一、原子晶体
1、定义：原子间通过共价键结合 而成的晶体叫原子晶体。 ① 构成粒子：原子
② 粒子间作用：共价键
金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等。
石墨 —混合型晶体
石墨晶体由碳原子构成，是层状结构，层内每 个碳原子与周围三个碳原子以共价键结合，形 成以正六边形排列成平面网状结构，层与层之 间以范德华力相结合，且有自由移动的电子。 构成微粒：原子； 微粒间作用力：共价键和分子间作用力； 石墨晶体具有原子晶体结构特点,又有分子晶 体结构特点,所以属混合晶体过渡型晶体。
原子晶体
的氧原子有多少个？ 4个 每个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个？2个 在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是 多少？ 1:2 思考2：在SiO2晶体中每个硅原子连接有几 个共价键？ 4个
每个氧原子连接有几个共价键？ 2个
思考5. 在SiO2晶体中最小环是几元 环？
十二元环
思考6. 在SiO2晶体中每个硅原子被几
几种类型化学键的比较 键的方向性 和饱和性 影响键强弱 的因素
成键本质
金属离子和 自由电子间 的静电作用
没有方向性和 金属原子半 径和价电子 饱和性 数
离子键 共价键
阴阳离子间 的静电作用
没有方向性 离子半径和 和饱和性 离子电荷数 键长
成键原子轨道 有方向性和 的最大重叠 饱和性
整理与归纳 晶体比较和判断
思考2. 在金刚石晶体中每个碳原子连接
有几个共价键？
4个
思考3. 在金刚石晶体中碳原子个数与CC共价键个数之比是多少？ 1:2
？ 8个
思考5. 在金刚石晶体中最小环是几元 环？
六元环
思考6. 在金刚石晶体中每个碳原子被几
个最小环共用？ 12个 思考7. 在金刚石晶体中每个最小环拥有 几个C原子？
1／2个
【迁移应用】关于金刚石的下列说法中，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．是硬度最大的物质之一
D．化学性质稳定，即使在高温下 也不会与氧气发生反应
【问题探究2】水晶的结构
Si O
109º 28´
180º
共价键
思考1：在SiO2晶体中每个硅原子周围紧邻
• 某些氧化物：
二氧化硅（ SiO２）晶体
3.原子晶体的物理特性
每个氧原子连接有几个共价键？ 2个
思考5. 在SiO2晶体中最小环是几元 环？
十二元环
思考6. 在SiO2晶体中每个硅原子被几
几种类型化学键的比较 键的方向性 和饱和性 影响键强弱 的因素
成键本质
金属离子和 自由电子间 的静电作用
没有方向性和 金属原子半 径和价电子 饱和性 数
离子键 共价键
阴阳离子间 的静电作用
没有方向性 离子半径和 和饱和性 离子电荷数 键长
成键原子轨道 有方向性和 的最大重叠 饱和性
整理与归纳 晶体比较和判断
思考2. 在金刚石晶体中每个碳原子连接
有几个共价键？
4个
思考3. 在金刚石晶体中碳原子个数与CC共价键个数之比是多少？ 1:2
？ 8个
思考5. 在金刚石晶体中最小环是几元 环？
六元环
思考6. 在金刚石晶体中每个碳原子被几
个最小环共用？ 12个 思考7. 在金刚石晶体中每个最小环拥有 几个C原子？
1／2个
【迁移应用】关于金刚石的下列说法中，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．是硬度最大的物质之一
D．化学性质稳定，即使在高温下 也不会与氧气发生反应
【问题探究2】水晶的结构
Si O
109º 28´
180º
共价键
思考1：在SiO2晶体中每个硅原子周围紧邻
• 某些氧化物：
二氧化硅（ SiO２）晶体
3.原子晶体的物理特性
晶体类型
晶体类型只有4种：离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体，
判断晶体类型方法：1、首先判断是否为金属晶体，像Mg、Al、Na等金属都是金属晶体，2、然后判断是否为原子晶体，原子晶体常见的只有金刚石、单质硅、SiO
、SiC，3、再判断是否为离子晶体，离子化合物固态时都是离子晶体。
高中2
阶段常见离子化合物中一般含有活泼的金属元素（如含Li、Na、K、Mg、Ca、Ba元素的强电解质）和铵盐，除此之外的单质和化合物一般为分子晶体。
晶体的熔点：原子晶体>离子晶体>分子晶体
、金刚石。
原子晶体的熔点的比较是以原高中阶段原子晶体有：Si、SiC 、SiO
2
子半径为依据的：金刚石> SiC > Si （因为原子半径：Si> C> O）.
分子晶体的熔、沸点：组成和结构相似的物质，分子量越大熔、沸点越高。
3.3 原子晶体
拓展练习
碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮 化硼硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。
4
拓展练习
4
4
拓展练习 现有两组物质的熔点数据如表所示 ：
根据表中数据回答下列问题： (1)A组属于__原___子___晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是 __共___价__键___。
：
Si
O
共价键 实际上就是在晶体硅的Si—Si 键上插入O原子。
金刚石和二氧化硅
SiO2的晶体结构分析 ：(1)1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。实际 上，SiO2晶体是由Si、O原子1:按2 _____的比例 所构成的立体网状晶体。 (2)晶体中最小的环是由__6___个Si原子和__6___个O原子构成的 _1_2__元环。
原子晶体
教学目标
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。
了解原子晶体的特征，能以典型物质为例描述原子晶体 结构与性质的关系。
学会晶体熔、沸点比较的方法 。
教学重点
原子晶体的概念；原子晶体的结构和性质 。
教学难点
原子晶体的结构特点 。
分子晶体 什么是分子晶体？举例说明 。分子间通过分子间作用力结合而成的晶体。例如干冰（ CO2晶体）和晶体碘等。
金刚石和二氧化硅
②正四面体向空间延伸成立体网状 ③。所有的C—C键长、键角相等 ④。最小的碳环由6个C组成，不在同一平面内 ⑤。每个C参与了4条C—C键的形成，在每条键中的贡献只有一 半，故C与C—C键数之比为1:(4×½)= 1:2。 ⑥晶体硅结构与金刚石相似，只是键长不同
金刚石和二氧化硅
四种晶体类型
晶体，一般包括离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体四种类型。
一、依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断（1）离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。
（2）原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。
（3）分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。
（4）金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。
二、依据物质的分类判断（1）金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
（2）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。
（3）常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。
（4）金属单质是金属晶体。
三、依据晶体的熔点判断。
（1）离子晶体的熔点较高。
（2）原子晶体的熔点很高。
（3）分子晶体的熔点低。
（4）金属晶体多数熔点较高,但有少数熔点相当低。
四、依据导电性判断。
（1）离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。
（2）原子晶体一般为非导体。
（3）分子晶体为非导体,而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电。
（4）金属晶体是电的良导体。
五、依据硬度和机械性能判断。
（1）离子晶体硬度较大、硬而脆。
（2）原子晶体硬度大。
（3）分子晶体硬度小且较脆。
（4）金属晶体多数硬度大,但也有硬度较小的,且具有延展性。
07-典型晶体简介(原子晶体)
原子晶体（ 原晶体（covalent crystal）小结 ）
• 两大类型的原子晶体： 两大类型的原子晶体：
晶体中的微粒 微粒间的作用力 典型代表 化学式 物理共性 同种原子 非极性共价键 金刚石、 金刚石、单晶硅 C 不同种原子 极性共价键 碳化硅、 碳化硅、石英
Si SiC SiO2 坚硬易碎、不溶于水、 坚硬易碎、不溶于水、 熔点沸点高、 熔点沸点高、导电导热性能差
金刚石晶体的结构
单晶硅的结构 与金刚石相似
每个C原子周围 每个 原子周围 有4个C原子 个 原子 形成4根 形成 根C-C键 键 键角为109028’ 键角为 最小的碳环为六元环
金刚石晶体的结构
金刚石晶体的晶胞属于面心立方晶胞
碳化硅晶体的结构
每个C原子周围 每个 原子周围 有4个Si原子 个 原子 每个 Si原子周围 原子周围 有4个C原子 个 原子 形成4根 形成 根C-Si键 键 键角为109028’ 键角为 最小的环为六元环
石英(水晶 晶体的结构 石英 水晶)晶体的结构 水晶
每个Si原子周围 每个 原子周围 有4个O原子 个 原子 形成4根 形成 根Si-O键 键 O-Si-O键角为 键角为109028’ 键角为 每个O原子周围 每个 原子周围 有2个Si原子 个 原子 Si-O-Si键角约 键角约104.50 键角约 最小的环上有12个原子 最小的环上有 个原子
典型原子晶体的用途
将单晶硅切割成硅片 经蚀刻、 经蚀刻、沉积等 复杂工艺 加工成集成电路 用多晶硅制造太阳能电池
典型原子晶体的用途
SiO2 水晶饰物、镜片、 水晶饰物、镜片、灯具 玛瑙饰物
典型原子晶体的用途
SiO2 石英坩埚、钟表； 石英坩埚、钟表； 石英光导纤维
无机化学——原子晶体与分子晶体
B
B
C A
A
面心立方 紧密堆积
六方紧密堆积
Body-centered cubic cell (BCC)
体心立方紧密堆积 CN=12，利用率 =68% K、Rb、Cs、Li、 Na A B
A
体心立方 紧密堆积
7.4.2 金属键 金属键：金属原子的价电子可以完全失去成为自由电子，并在 晶格中运动，自由电子把金属阳离子胶合成金属晶体，这种胶 合作用就叫金属键。金属键无饱和性和方向性。
氯化氢、氨、三氯化磷、冰等由极性键构成的极性分子，晶体 中分子间存在色散力、取向力、诱导力，有的还有氢键，所以 它们的结点上的粒子间作用力大于分子量相近的非极性分子之 间的引力。
分子晶体的特性 分子晶体是以独立的分子出现的 ，化学式就是分子式。
分子晶体可以是非金属单质，如卤素、H2、N2、O2； 非金属化合物，如CO2、H2S、HCl、HN3等 绝大多数有机化合物，稀有气体的晶体
7.6.3 离子极化对物质性质的影响 一、离子的电子构型
外层电子结构 电子构型 阳离子实例
ns2np6
8
Na+, Mg2+,Al3+,Ti4+
ns2np6 nd1-9
9-17
Cr3+,Mn2+,Fe3+,Cu2+
ns2np6 nd10
18
Ag+,Zn2+,Cd2+,Hg2+
s2p6d10ns2
18+2
7.3 原子晶体与分子晶体 Atomic Crystals
在原子晶体的晶格结点上排列着中性原子，原子间以极强的 共价键相结合，如单质硅（Si）、二氧化硅（SiO2）、碳化 硅（SiC）金刚砂、金刚石（C）和氮化硼BN（立方）等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
A
19
小结 晶体类型判断
（1）由构成粒子：
离子--离子晶体 分子--分子晶体 原子--原子晶体
（2）由粒子间作用力：
离子键---离子晶体 从组共价成键上-判--原断子（晶仅体限于中学范围）：
分子间作用力 ---分子晶–体有无金属离子？(有：离子晶体) （3）由熔沸点高低及导电性：
很高--原子晶体 较高-–-离是子否晶属体于“较四低种-原-分子子晶晶体体（金刚石、金 熔融状态能导电--离子晶刚体砂（SiC）、晶体硅、石英（SiO2） ）”？
由于碳原子半径小于硅原子半径，键长是：
C-C 键< Si-C 键 A< Si-Si 键
11
练习2
化工行业已合成有一种硬度比金刚石还
大的晶体-氮化硅,若已知氮在化合物中
显-3价,推断:
(1)其化学式可能是 Si3N4
.
(2)(2)其晶体类型 原子晶体
是
.
(3)(3)键你能认越为大其硬,硬度度比越金大刚石大的主要
问题:为什么原子晶体的熔沸点很高, 硬度很大?
其本质是因为原子晶体中原子通过很强 的共价键连接,由于共价键比较牢固,要拆 开它需要消耗很大的能量,所以原子晶体 一般具有较高的熔沸A点和较大的硬度. 7
3、常见的原子晶体
• 某些非金属单质：
– 金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼 （B）、晶体锗(Ge)等
以下是一些有关晶体性质的数据，判断以下晶 体是否属于同种类型。
晶体 熔点℃ 沸点℃
SiO2 1273 2230
晶体硅 1410 2355
金刚石 2355 3550
原子晶体 熔、沸点高
一般不导电
难溶于A常见溶剂
3
原子晶 体结构
Si
o
思考：构成以上晶体的粒子是什么？ 粒子间通过什么样的作用力联系在一起？ 以上晶体结构在整体上有什么共同特点？
（4）由物质类别
–以上皆否定，则多数是分子晶体。
9
4、原子晶体熔、沸点的影响因素
原子晶体熔、沸点的高低与共价键的强弱 （即键能的大小）有关。一般说，原子半径 越短，键长越短，共价键的键能越大，熔、 沸点越高。
晶体
液态
熔化时破坏共价键
气态
键长越短 键能越大
共价键越强
物质越稳定
键长:C—C < C– Si < Si—ASi
熔沸点越高 10
练习1 已知金刚砂即碳化硅(SiC)质
原子晶体
共价键（原子半径的大小）
A
14
不同类型的晶体，一般讲，熔沸点：原子晶体>离子晶体>分子晶体。
练习4
下列物质中熔点最高的是
A. 硫磺 B. 金刚石
C. 冰
D.食盐
A
15
练习5
判断熔点的大小, 说出判断依据
HBr 和 HCl
A
16
练习6 下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，
晶体类型也相同的是 (
A
原因是
. 12
练习3
晶体类型 定义
（1）、离子晶体、分子晶体、原子晶体结 构与性质关系的比较：
离子晶体 分子晶体 原子晶体
构成粒子
阴阳离子 分子
原子
粒子间作用力 离子键 分子间作用力 共价键
熔沸点 较高
较低高物 理 Nhomakorabea硬度
较大
较小
很大
通
导电性
熔融或水溶 不导电，部分 液中能导电 溶于水导电
不导电，个 别为半导体
第一单元 晶体的类型与性质
第一节 离子晶体、分子晶体和原子晶体
原子晶体
A
1
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。
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？
某些离子晶 体的熔沸点
物质 NaCl KCl RbCl CsCl 熔点 8A 01 776 715 646 2
A
4
三:原子晶体
原子晶体结构
1、定义:
相邻原子间以共价键相结合而形成空 间网状结构的晶体,叫原子晶体.
(1)构成粒子：
原子
(2)粒子间作用力： 共价键
(3):原子晶体结构上的共同特点：
空间网状结构
A
5
三种晶体的熔点
金刚石
晶体的硬度
食盐
干冰
金刚石
食盐
A
石墨 6
2、物理性质
熔、沸点高，硬度大，难压缩，一 般不导电,难溶于常见溶剂.
17
练习7 下列各组物质气化或熔化时，所克服的微粒
间的作用（力），属同种类型的是 ( A D )
（A）碘和干冰的升华
均为分子晶体
（B） 二氧化硅和生石灰的熔化 原子晶体，离子晶体
（C）氯化钠和铁的熔化
离子晶体，金属晶体
（D）水和四氯化碳的蒸发
均为分子晶体
分析：构成物质的微粒间作用（力）相同，其实 质就是物质的晶体类型相同。
性
溶解性
A
一般易溶于水
部分溶于水
不溶 13
（2 ）、化学键和分子间作用力的比较：
化学键
分子间作用力
概念 能量
相邻原子或离子间 强 分子间存在的一种 弱
相互作用
相互作用
强
弱
（3）、影响晶体物理性质（熔沸点）的因素：
离子晶体
影响因素
离子键（离子所带电荷数、离子半径的大小）
分子晶体
分子间作用力（组成与结构相似： Mr的大小）；若存在氢键，则反常。
• 某些非金属化合物：
– 碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶 体
• 某些氧化物：
–二氧化硅（ SiO２）A 晶体、Al2O3
8
以下是金刚石和晶体硅的
熔、沸点的比较
熔点 沸点
金刚石 3550℃ 4827℃
晶体硅 1410℃ 2355℃
同为结构相同的原子晶体,为什么金刚 石比晶体硅的熔、沸点高?
A
B)
（A）SO2 和 SiO2
（B） CO2 和 H2O
（C）NaCl 和 HCl
（D）CCl4 和 KCl
SO2 SiO2
CO2 H2O
NaCl HCl
共价键 共价键
共价键 共价键
离子键 共价键
分子晶体 原子晶体
分子晶体 分子晶体
离子晶体 分子晶体
CCl4 共价键 分子晶体
KCl 离子键 离A 子晶体
地坚硬,常作优质磨料.其结构和金刚石 相似,只是碳的骨架结构中有一半位置 被硅原子所取代,形成C-Si交替的空间
网状结构.金刚砂属于原子晶体,其熔沸
点与金刚石、晶体硅相比,高低顺序 为 金刚石>碳化硅>晶体硅 .
分析：三种晶体均属原子晶体，其熔点决定于它
们的键长和键能，键长越短，键能越大，其熔点越高。
A
18
练习8 最近，科学家研制得一种新的分子，它具
有空心的类似足球状结构，分子式为C60。下列说法正 确的是（ B D ）
（A）C60是一种新型的化合物 是一种单质
（B） C60和石墨都是碳的同素异形体 碳元素组成的两种单质
（C）C60中含离子键 （D）C60的分子量为720
含共价键 12×60 = 720