高中化學《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》專題3《原子晶體》課件蘇教版選修二

原子晶體BEING THANKFUL Let me count the ways Your sub points here世界最大的有色世界最大的有色鉆石鉆石407.48407.48克拉（克拉（81.5081.50克）克）世界最大的綠色世界最大的綠色鉆石鉆石4141克拉克拉 （8.28.2克）克） 金剛石具有很高的熔、沸點金剛石具有很高的熔、沸點和很大的硬度。你能結(jié)合金和很大的硬度。你能結(jié)合金剛石晶體的結(jié)構(gòu)示意圖解釋剛石晶體的結(jié)構(gòu)示意圖解釋其中的原因嗎？其中的原因嗎？由于金剛石晶體中所有原子都是通由于金剛石晶體中所有原子都是通過共價鍵結(jié)合的，而共價鍵的鍵能過共價鍵結(jié)合的，而共價鍵的鍵能大，如大，如C CC C鍵的鍵能為鍵的鍵能為348kJmol348kJmol-1-1。所以金剛石晶體熔、沸點很高，硬所以金剛石晶體熔、沸點很高，硬度很大。度很大。金剛石金剛石用金剛石制成的鉆頭用金剛石制成的鉆頭什么是什么是原子晶體原子晶體? ?原子晶體有哪些原子晶體有哪些物理特性物理特性？常見常見的原子晶體有哪些？的原子晶體有哪些？閱讀課本閱讀課本4747頁，請思考頁，請思考1 1、概念：、概念：相鄰相鄰原子原子間以間以共價鍵共價鍵相結(jié)相結(jié)合而形成合而形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。的晶體。2 2、構(gòu)成原子晶體的粒子是構(gòu)成原子晶體的粒子是原子原子，原，原子間以較強的子間以較強的共價鍵共價鍵相結(jié)合。相結(jié)合。3 3、晶體中晶體中沒有沒有單個分子存在；化學單個分子存在；化學式只代表式只代表原子個數(shù)之比原子個數(shù)之比。原子晶體原子晶體從下面表格中你能獲取哪些信息？從下面表格中你能獲取哪些信息？某些原子晶體的熔點和硬度某些原子晶體的熔點和硬度原子原子晶體晶體金剛石金剛石碳化硅碳化硅氧化鋁氧化鋁石英石英硅硅鍺鍺熔點熔點355035502600260020302030171017101415141512111211硬度硬度 1010 9.59.5 9 9 7 7 6.56.5 6.06.0在原子晶體中，由于原子間以較在原子晶體中，由于原子間以較強的共價鍵相結(jié)合，而且形成空強的共價鍵相結(jié)合，而且形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以原子晶體間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以原子晶體的的 （1 1）熔點和沸點高）熔點和沸點高 （2 2）硬度大）硬度大 （3 3）一般不導(dǎo)電）一般不導(dǎo)電 （4 4）且難溶于一些常見的溶劑）且難溶于一些常見的溶劑結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)常見的原子晶體常見的原子晶體某些非金屬單質(zhì)：某些非金屬單質(zhì)：金剛石（金剛石（C C）、晶體硅）、晶體硅(Si)(Si)、晶體硼晶體硼（B B）等等某些非金屬化合物：某些非金屬化合物：碳化硅（碳化硅（SiCSiC）晶體、氮化硼（）晶體、氮化硼（BNBN）晶體等晶體等某些氧化物：某些氧化物：二氧化硅（二氧化硅（ SiOSiO2 2）晶體、）晶體、AlAl2 2O O3 3等等性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)教科書教科書 P47 晶體硅（晶體硅（SiSi） 、金剛砂（、金剛砂（SiCSiC）都是與金）都是與金剛石相似的原子晶體，請根據(jù)表剛石相似的原子晶體，請根據(jù)表3-63-6中數(shù)據(jù)分中數(shù)據(jù)分析其熔點、硬度的大小與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系析其熔點、硬度的大小與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。鍵長鍵長: CC CSi : CC CSi CSi CC CSi SiSiSiSi所以熔點所以熔點、硬度硬度: 金剛石金剛石SiCSi 結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，成鍵的原子結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，成鍵的原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點越高熔點越高,硬度越大。硬度越大。 正四面體正四面體最小環(huán)為六元環(huán)最小環(huán)為六元環(huán)在金剛石晶胞中占有在金剛石晶胞中占有的碳原子數(shù)的碳原子數(shù): :8 81/8+61/8+61/2+4=81/2+4=8金剛石的晶體結(jié)構(gòu)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)模型模型金剛石金剛石金剛石金剛石空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)鍵角鍵角 10928空間六元環(huán)空間六元環(huán)（所含原子不共面）（所含原子不共面）晶體硅晶體硅碳化硅碳化硅 1.1.在金剛石晶體中每個碳原子周在金剛石晶體中每個碳原子周圍緊鄰的碳原子有多少個？圍緊鄰的碳原子有多少個？ 2. 2.金剛石結(jié)構(gòu)中每個碳原子實際金剛石結(jié)構(gòu)中每個碳原子實際形成的化學鍵為幾個形成的化學鍵為幾個? ?3.3.在金剛石晶體中碳原子個數(shù)與在金剛石晶體中碳原子個數(shù)與 C CC C 共價鍵個數(shù)之比是多少？共價鍵個數(shù)之比是多少？ 4. 4.在金剛石晶體中最小碳環(huán)由幾在金剛石晶體中最小碳環(huán)由幾個碳原子來組成個碳原子來組成? ?2個個1：26個個4個個問題解決問題解決18010928SiO共價鍵1. 在在晶體中，每個硅原子與晶體中，每個硅原子與 個氧原子個氧原子結(jié)合；每個氧原子與結(jié)合；每個氧原子與 個硅原子結(jié)合；在個硅原子結(jié)合；在晶體中硅原子與氧原子個數(shù)之比是晶體中硅原子與氧原子個數(shù)之比是 。2. 在在晶體中，每個硅原子形成晶體中，每個硅原子形成 個共個共價鍵；每個氧原子形成價鍵；每個氧原子形成 個共價鍵；硅原子個共價鍵；硅原子個數(shù)與個數(shù)與共價鍵個數(shù)之比是共價鍵個數(shù)之比是 ；氧原；氧原子個數(shù)與子個數(shù)與共價鍵個數(shù)之比是共價鍵個數(shù)之比是 。21：24421：41：2問題解決問題解決SiO2 根據(jù)根據(jù)SiO2的結(jié)構(gòu)計算的結(jié)構(gòu)計算Si、O的原子個數(shù)比為的原子個數(shù)比為 。 1molSiO2晶體中含有晶體中含有Si-O鍵的數(shù)目為鍵的數(shù)目為_。4NA1:2 SiO2空間結(jié)構(gòu)中最小的環(huán)含有空間結(jié)構(gòu)中最小的環(huán)含有_個原子。個原子。12 金剛石切具和鉆頭、硅太陽能電池金剛石切具和鉆頭、硅太陽能電池中的硅板歷經(jīng)風吹雨淋日曬，不改其中的硅板歷經(jīng)風吹雨淋日曬，不改其性，這是什么原因性，這是什么原因？解釋：它們都是原子晶體，晶體中的解釋：它們都是原子晶體，晶體中的所有原子都是通過共價鍵結(jié)合的，性所有原子都是通過共價鍵結(jié)合的，性質(zhì)穩(wěn)定。質(zhì)穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)解釋：結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子解釋：結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點越高。故其熔點和硬度：晶體熔點越高。故其熔點和硬度：金剛石硅鍺。金剛石硅鍺。 怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、硅和鍺的熔點和硬度依次下降硅和鍺的熔點和硬度依次下降？完成課本完成課本P47P47頁整理與歸納頁整理與歸納性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)幾種類型的化學鍵的比較幾種類型的化學鍵的比較化學鍵化學鍵 成鍵本質(zhì)成鍵本質(zhì)鍵的方向鍵的方向和飽和性和飽和性影響鍵強弱的因素影響鍵強弱的因素金屬鍵金屬鍵金屬離子和自由金屬離子和自由電子之間的相互電子之間的相互作用作用金屬元素的原子半金屬元素的原子半徑、單位體積內(nèi)的徑、單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)自由電子數(shù)離子鍵離子鍵陰、陽離子之間陰、陽離子之間的靜電作用的靜電作用陰、陽離子的電荷陰、陽離子的電荷數(shù)和核間距離數(shù)和核間距離共價鍵共價鍵自旋方向相反的自旋方向相反的未成對電子形成未成對電子形成共用電子對共用電子對既有方向既有方向性又有飽性又有飽和性和性鍵長、成鍵電子數(shù)鍵長、成鍵電子數(shù)、極性、極性無無無無 一、原子晶體一、原子晶體1 1、定義：相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合、定義：相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。2 2、物理特性物理特性二、常見的原子晶體二、常見的原子晶體三、金剛石、二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)三、金剛石、二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)四、幾種類型的化學鍵比較四、幾種類型的化學鍵比較原子晶體原子晶體1 1、下列晶體中不屬于原子晶體的是（、下列晶體中不屬于原子晶體的是（ ）A A、干冰、干冰 B B、金剛砂、金剛砂 C C、金剛石、金剛石 D D、水晶、水晶2 2、石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)每一個、石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)每一個碳原子都跟其他碳原子都跟其他3 3個碳原子相結(jié)合，如圖是其個碳原子相結(jié)合，如圖是其晶體結(jié)構(gòu)的俯視圖，則圖中晶體結(jié)構(gòu)的俯視圖，則圖中7 7個六元環(huán)完全占個六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是（有的碳原子數(shù)是（ ）A A、1010個個 B B、1818個個 C C、2424個個 D D、1414個個A AD Di小試牛刀小試牛刀3 3、已知、已知C C3 3N N4 4晶體具有比金剛石還大的硬度，晶體具有比金剛石還大的硬度，且構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合。下列且構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合。下列關(guān)于關(guān)于C C3 3N N4 4晶體的說法錯誤的是（晶體的說法錯誤的是（ ）A A、該晶體屬于原子晶體，其化學鍵比金剛石、該晶體屬于原子晶體，其化學鍵比金剛石中的碳碳鍵更牢固中的碳碳鍵更牢固B B、該晶體中每個碳原子連接、該晶體中每個碳原子連接4 4個氮原子、每個氮原子、每個氮原子連接個氮原子連接3 3個碳原子個碳原子C C、該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足、該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8 8電子結(jié)構(gòu)電子結(jié)構(gòu)D D、該晶體與金剛石相似，都是原子間以非極、該晶體與金剛石相似，都是原子間以非極性鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)性鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)D D考綱對本節(jié)內(nèi)容的要求考綱對本節(jié)內(nèi)容的要求了解原子晶體的特征，了解原子晶體的特征，能描述金剛石、二氧化能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。性質(zhì)的關(guān)系。聚焦高考聚焦高考1、判斷以下說法是否正確？（1 1）（）（0909福師大附中理綜）含福師大附中理綜）含1mol1mol硅原子的硅原子的晶體中晶體中Si-OSi-O鍵的數(shù)目為鍵的數(shù)目為N NA A。（。（ ）（2 2）（）（0909三明市質(zhì)檢）三明市質(zhì)檢）12g12g金剛石中所含有的共金剛石中所含有的共價鍵的數(shù)目為價鍵的數(shù)目為N NA A。（ ）2 2、（、（0909泉州市質(zhì)檢）甲、乙是同主族的兩種短周泉州市質(zhì)檢）甲、乙是同主族的兩種短周期元素，其單質(zhì)都具有正四面體的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)單期元素，其單質(zhì)都具有正四面體的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)單元，甲元素的基態(tài)原子的最外層電子排布式為元，甲元素的基態(tài)原子的最外層電子排布式為nsnsn nnpnpn n，甲元素的最高價氧化物的分子中含有，甲元素的最高價氧化物的分子中含有 個個鍵和鍵和 個個鍵。若使乙的最高價氧化物晶體熔鍵。若使乙的最高價氧化物晶體熔化，需要破壞的作用力是化，需要破壞的作用力是 。甲元素和。甲元素和乙元素的電負性較大的是乙元素的電負性較大的是 （填元素符號）。（填元素符號）。否否否否2 22 2共價鍵共價鍵C C 一種結(jié)晶形碳，有天然出產(chǎn)的礦一種結(jié)晶形碳，有天然出產(chǎn)的礦物。鐵黑色至深鋼灰色。質(zhì)軟具滑物。鐵黑色至深鋼灰色。質(zhì)軟具滑膩感，可沾污手指成灰黑色。有金膩感，可沾污手指成灰黑色。有金屬光澤。六方晶系，成葉片狀、鱗屬光澤。六方晶系，成葉片狀、鱗片狀和致密塊狀。密度片狀和致密塊狀。密度2.25g/cm2.25g/cm3 3，化學性質(zhì)不活潑。具有耐腐蝕性，化學性質(zhì)不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強熱可以燃燒生成在空氣或氧氣中強熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤滑劑，并二氧化碳。石墨可用作潤滑劑，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。 知識拓展石墨知識拓展石墨石石墨墨晶晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)知識拓展石墨知識拓展石墨同學們同學們, ,想知道更多與石想知道更多與石墨晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的知識墨晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的知識嗎嗎? ?快去課本快去課本P55P55頁尋找頁尋找答案吧答案吧! !1 1、課本、課本P P4747頁頁 - -問題解決問題解決2 22 2、課本、課本P48P48頁頁 - -第第5 5、8 8、9 9題題