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1、會計學(xué)1高中化學(xué)選修高中化學(xué)選修 原子晶體原子晶體第1頁/共23頁第2頁/共23頁第3頁/共23頁晶體類型晶體類型分子晶體分子晶體原子晶體原子晶體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)粒子間的作用力粒子間的作用力性性質(zhì)質(zhì)硬度硬度溶、沸點(diǎn)溶、沸點(diǎn)導(dǎo)電導(dǎo)電溶解性溶解性構(gòu)成晶體粒子構(gòu)成晶體粒子分子分子原子原子分子間作用力分子間作用力共價鍵共價鍵結(jié)構(gòu)、性質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)較小較小較大較大較低較低很高很高固態(tài)和熔融狀固態(tài)和熔融狀態(tài)都不導(dǎo)電態(tài)都不導(dǎo)電不導(dǎo)不導(dǎo)電電相似相溶相似相溶難溶于常見溶劑難溶于常見溶劑第4頁/共23頁第5頁/共23頁【總結(jié)】非金屬單質(zhì)是原子晶體還是分子晶體的【總結(jié)】非金屬單質(zhì)是原子晶體還是分子晶體的判斷方法判斷方法（1）

2、依據(jù)組成晶體的粒子和粒子間的作用判斷）依據(jù)組成晶體的粒子和粒子間的作用判斷：原子晶體的粒子是原子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是共價鍵：原子晶體的粒子是原子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是共價鍵；分子晶體的粒子是分子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是范德華；分子晶體的粒子是分子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是范德華力。力。（2）記憶常見的、典型的原子晶體。）記憶常見的、典型的原子晶體。（3）依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷：原子晶體熔、沸點(diǎn)）依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷：原子晶體熔、沸點(diǎn)高，常在高，常在1000以上；分子晶體熔、沸點(diǎn)低，常在以上；分子晶體熔、沸點(diǎn)低，常在數(shù)百度以下至很低的溫度。數(shù)百度以下至很低的溫度。（4）依據(jù)導(dǎo)電性判斷：分子晶體為非導(dǎo)體，但）依據(jù)導(dǎo)電性判斷：分子晶

3、體為非導(dǎo)體，但部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電；原子晶體多數(shù)為非部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電；原子晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體硅、晶體鍺是半導(dǎo)體。導(dǎo)體，但晶體硅、晶體鍺是半導(dǎo)體。（5）依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷：原子晶體硬度）依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷：原子晶體硬度大，分子晶體硬度小且較脆。大，分子晶體硬度小且較脆。 第6頁/共23頁思考思考:1為何為何CO2熔沸點(diǎn)低？而破壞熔沸點(diǎn)低？而破壞CO2分子卻比分子卻比SiO2更更難？難？因?yàn)镃O2是分子晶體，SiO2是原子晶體，所以熔化時CO2是破壞范德華力而SiO2是破壞化學(xué)鍵。所以SiO2熔沸點(diǎn)高。破壞CO2分子與SiO2時，都是破壞共價鍵，而CO鍵能Si-O鍵能

4、，所以CO2分子更穩(wěn)定。思考思考2怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、碳化硅和鍺怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、碳化硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降？的熔點(diǎn)和硬度依次下降？因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點(diǎn)越高，所以熔點(diǎn)和硬度有如下關(guān)系：金剛石碳化硅鍺。第7頁/共23頁10928 共價鍵第8頁/共23頁 思考：在金剛石晶體中，每個碳與周圍多少個思考：在金剛石晶體中，每個碳與周圍多少個碳原子成鍵？形成怎樣的空間結(jié)構(gòu)？最小碳環(huán)由碳原子成鍵？形成怎樣的空間結(jié)構(gòu)？最小碳環(huán)由多少個碳原子組成？它們是否在同一平面內(nèi)？多少個碳原子組成？它們是否在同一平面內(nèi)？ 在金剛石晶體中，碳原子個數(shù)與在

5、金剛石晶體中，碳原子個數(shù)與C-C鍵數(shù)鍵數(shù)之比為多少？每個碳原子被幾個六元環(huán)共有？之比為多少？每個碳原子被幾個六元環(huán)共有？12g金剛石金剛石C-C鍵數(shù)為多少鍵數(shù)為多少NA？第9頁/共23頁第10頁/共23頁金剛石中每個金剛石中每個C C原子以原子以spsp3 3雜化，分別與雜化，分別與4 4個個相鄰的相鄰的C C 原子形成原子形成4 4個個鍵，故鍵角為鍵，故鍵角為1091092828，每個，每個C C原子的配位數(shù)為原子的配位數(shù)為4 4；每個每個C C原子均可與相鄰的原子均可與相鄰的4 4個個C C構(gòu)成實(shí)心的構(gòu)成實(shí)心的正四面體正四面體，向空間無限延伸得到立體網(wǎng)狀的金，向空間無限延伸得到立體網(wǎng)狀的金

6、剛石晶體，在一個小正四面體中平均含有剛石晶體，在一個小正四面體中平均含有1+41+41/4 =1/4 =2 2個碳原子；個碳原子；在金剛石中最小的環(huán)是在金剛石中最小的環(huán)是六元環(huán)六元環(huán)，1 1個環(huán)中個環(huán)中平均含有平均含有6 61/12=1/12=1/21/2個個C C原子，含原子，含C-CC-C鍵數(shù)為鍵數(shù)為6 61/6=1/6=1 1；金剛石的晶胞中含有金剛石的晶胞中含有C C原子為原子為8 8個個, ,內(nèi)含內(nèi)含4 4個個小正四面體，含有小正四面體，含有C-CC-C鍵數(shù)為鍵數(shù)為1616。第11頁/共23頁10928SiO共價鍵第12頁/共23頁二氧化硅中二氧化硅中SiSi原子均以原子均以spsp

7、3 3雜化，分別雜化，分別與與4 4個個O O原子成鍵，每個原子成鍵，每個O O原子與原子與2 2個個SiSi原子原子成鍵；成鍵；晶體中的最小環(huán)為晶體中的最小環(huán)為十二元環(huán)十二元環(huán)，其中有，其中有6 6個個SiSi原子和原子和6 6個個O O原子，含有原子，含有1212個個Si-OSi-O鍵；鍵；每個每個SiSi原子被原子被1212個十二元環(huán)共有，每個個十二元環(huán)共有，每個O O原原子被子被6 6個十二元環(huán)共有，每個個十二元環(huán)共有，每個Si-OSi-O鍵被鍵被6 6個個十二元環(huán)共有；每個十二元環(huán)所擁有的十二元環(huán)共有；每個十二元環(huán)所擁有的SiSi原子數(shù)為原子數(shù)為6 61/12=1/12=1/21/2

8、，擁有的，擁有的O O原子數(shù)為原子數(shù)為6 61/6=1/6=1 1，擁有的，擁有的Si-OSi-O鍵數(shù)為鍵數(shù)為12121/6=1/6=2 2，則則SiSi原子數(shù)與原子數(shù)與O O原子數(shù)之比為原子數(shù)之比為1 1：2 2。晶體中。晶體中SiSi原子數(shù)與原子數(shù)與Si-OSi-O鍵之比為鍵之比為1 1：4 4。第13頁/共23頁思考思考3原子晶體的化學(xué)式是否可以代表其分子式？原子晶體的化學(xué)式是否可以代表其分子式？ 不能。因?yàn)樵泳w是一個三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無不能。因?yàn)樵泳w是一個三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無小分子存在小分子存在。思考思考4以金剛石為例，說明原子晶體的微觀結(jié)構(gòu)與分以金剛石為例，說明原子晶體的微觀結(jié)構(gòu)

9、與分子晶體有哪些不同？子晶體有哪些不同？（1）組成微粒不同，原子晶體中只存在原子，沒有）組成微粒不同，原子晶體中只存在原子，沒有分子。分子。（2）相互作用不同，原子晶體中存在的是共價鍵）相互作用不同，原子晶體中存在的是共價鍵。第14頁/共23頁知識拓展石墨知識拓展石墨第15頁/共23頁（1）石墨中）石墨中C原子以原子以sp2雜化；雜化；（2）石墨晶體中最小環(huán)為六元環(huán)，含有）石墨晶體中最小環(huán)為六元環(huán)，含有C 2個，個，C-C鍵為鍵為 3；（3）石墨分層，層間為范德華力，硬度?。┦謱樱瑢娱g為范德華力，硬度小，可導(dǎo)電；，可導(dǎo)電；（4）石墨中）石墨中r（C-C）比金剛石中）比金剛石中r（C-C）短

10、。）短。第16頁/共23頁第17頁/共23頁石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，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，所以石墨很軟。容易滑動，所以石墨很軟。它們都有很強(qiáng)的它們都有很強(qiáng)的C-CC-C共價鍵。在石共價鍵。在石墨中各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳墨中各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強(qiáng)的共價鍵（大原子之間存在很強(qiáng)的共價鍵（大鍵）鍵）， C-CC-C鍵長比金剛石的短鍵長比金剛石的短，鍵的強(qiáng)度大，鍵的強(qiáng)度大，故其熔點(diǎn)金剛石故其熔點(diǎn)金剛石高。高。石墨為混合鍵型晶體。石墨為混合鍵型晶體。 熔點(diǎn)熔點(diǎn)（） 沸點(diǎn)沸點(diǎn)（）石墨石墨3652365248274827金剛石金剛石 355035

11、5048274827第18頁/共23頁例例1. 氮化硅（氮化硅（Si3N4）是一種新型的耐高溫耐）是一種新型的耐高溫耐磨材料，在工業(yè)上有廣泛用途，它屬于磨材料，在工業(yè)上有廣泛用途，它屬于A.原子晶體原子晶體 B. 分子晶體分子晶體 C. 金屬晶體金屬晶體 D. 離子晶體離子晶體答案：答案：A 典型例題典型例題第19頁/共23頁例例2 碳化硅（碳化硅（SiC）的一種晶體具有類似金剛石）的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中的結(jié)構(gòu)，其中C原子和原子和Si原子的位置是交替的。在原子的位置是交替的。在下列三種晶體下列三種晶體金剛石金剛石 晶體硅晶體硅 碳化硅中，它碳化硅中，它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是們的

12、熔點(diǎn)從高到低的順序是 （ ）A. B. C. D.分析：分析：C與與Si同為同為IVA族元素，它們的相似性表現(xiàn)族元素，它們的相似性表現(xiàn)在金剛石是原子晶體，晶體硅，碳化硅也是原子晶在金剛石是原子晶體，晶體硅，碳化硅也是原子晶體。從碳到硅原子半徑逐漸增大，形成共價鍵的鍵體。從碳到硅原子半徑逐漸增大，形成共價鍵的鍵能逐漸減弱?？赏茢嗵蓟钁?yīng)在能逐漸減弱?？赏茢嗵蓟钁?yīng)在Si與與C之間。三種之間。三種原子晶體，空間結(jié)構(gòu)相似，熔點(diǎn)決定于它們的鍵長原子晶體，空間結(jié)構(gòu)相似，熔點(diǎn)決定于它們的鍵長與鍵能，故熔點(diǎn)從高到低分別是金剛石、碳化硅、與鍵能，故熔點(diǎn)從高到低分別是金剛石、碳化硅、晶體硅。晶體硅。答案：答案：

13、A第20頁/共23頁例例3 3、單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)、單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù) 金剛石金剛石晶體硅晶體硅晶體硼晶體硼熔點(diǎn)熔點(diǎn)382316832573沸點(diǎn)沸點(diǎn)510026282823硬度硬度107.09.5（1）晶體硼的晶體類型屬于）晶體硼的晶體類型屬于_晶體，晶體， 理由是理由是_。（2）已知晶體硼結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面）已知晶體硼結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體，其中有體，其中有20個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點(diǎn)，個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點(diǎn)，每個頂點(diǎn)上各有每個頂點(diǎn)上各有1個個B原子。通過視察圖形及推算，此原子。通過視察圖形及推算，此晶體結(jié)構(gòu)單元由晶體結(jié)構(gòu)單元由_個硼原子構(gòu)成。其中個硼原子構(gòu)成。其中BB鍵的鍵的鍵角為鍵角為_。第21頁/共23頁分析：分析：晶體硼的熔、沸點(diǎn)和硬度都介于晶體Si和金剛石之間，而金剛石和晶體Si均為原子晶體，B與C相鄰與Si處于對角線處，則晶體硼也為原子晶體。晶體硼每個三角形的頂點(diǎn)被5個三角形所共有，所以，此頂點(diǎn)完全屬于一個三角形的只占到1/5，每個三角形中有3個這樣的點(diǎn)，且晶體B中有20個這樣的三角形，因此，晶體B中這樣的頂點(diǎn)（B原子）有3/520=12個。又因晶體硼中的三角形面為正三角形，所以鍵角為60。答案：答案：原子，晶體硼具有很高的熔沸點(diǎn)和很大的硬度；12，60第22頁/共23頁