原子晶體與分子晶體第1課時 原子晶體 課件

第3節(jié)原子晶體與分子晶體

第1課時原子晶體學習目標1.了解原子晶體的特征，原子晶體空間結(jié)構(gòu)特點及性質(zhì)。2.能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關系。

課堂互動講練知能優(yōu)化訓練課前自主學案探究整合應用第1課時課前自主學案自主學習一、原子晶體1．概念相鄰原子間以________結(jié)合而成的具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。2．結(jié)構(gòu)特點(1)由于共價鍵的飽和性與方向性，每個中心原子周圍排列的原子數(shù)目是________的。(2)由于所有原子間均以共價鍵相結(jié)合，所以晶體中不存在單個________。共價鍵有限分子3．物理性質(zhì)(1)原子晶體由于各原子均以強的共價鍵相結(jié)合，因此一般熔點_______，硬度_________。(2)結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長________，鍵能越大，晶體的熔點________。很高很大越短越高1．為什么原子晶體結(jié)構(gòu)看上去比金屬晶體和離子晶體結(jié)構(gòu)松散，但卻比金屬晶體和離子晶體有更強的穩(wěn)定性？【提示】

(1)共價鍵的方向性和飽和性決定了原子晶體中某個原子周圍的其他原子數(shù)目是有限的，且比較稀疏。(2)由于整個晶體中各原子都以共價鍵的強作用力相互結(jié)合，并且構(gòu)成了空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以原子晶體有著更強的穩(wěn)定性。思考感悟二、典型的原子晶體通常情況下金剛石、晶體硅、金剛砂、水晶等都屬于原子晶體。1．水晶是由Si和O組成的空間立體網(wǎng)狀的_____晶體，一個硅原子與4個氧原子形成4個共價鍵，每個氧原子與2個硅原子形成2個共價鍵，從而形成以_______________為骨架的結(jié)構(gòu)，且只存在________鍵。二氧化硅晶體中硅和氧原子個數(shù)比為_______，不存在分子，可以把整個晶體看成巨型分子。原子硅氧四面體共價1∶22．在金剛石晶體中，每個碳原子周圍排列的碳原子只能有____個，這是由共價鍵的________和___________決定的，且形成以碳原子為中心的__________結(jié)構(gòu)。正是因為中心原子周圍排列的原子的數(shù)目是有限的，所以這種比較松散排列的結(jié)構(gòu)與金屬晶體和離子晶體中的______堆積排列有很大的不同。4飽和性方向性正四面體緊密2．金剛石、晶體硅、碳化硅，他們均屬于原子晶體，三者的熔、沸點高低，硬度大小如何？【提示】由構(gòu)成原子晶體的原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔，沸點就越高，硬度也大，可推知：金剛石＞碳化硅＞晶體硅。思考感悟自主體驗1．下列物質(zhì)中屬于原子晶體的化合物是(

)A．水晶B．晶體硅C．金剛石D．干冰解析：選A。晶體硅、金剛石是原子晶體，但不是化合物，干冰是分子晶體。2．(2010年高考全國卷Ⅰ)下面關于SiO2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是(

)A．存在四面體結(jié)構(gòu)單元，O處于中心，Si處于4個頂角B．最小的環(huán)上，有3個Si原子和3個O原子C．最小的環(huán)上，Si和O原子數(shù)之比為1∶2D．最小的環(huán)上，有6個Si原子和6個O原子解析：選D。二氧化硅是原子晶體，結(jié)構(gòu)為空間網(wǎng)狀，存在硅氧四面體結(jié)構(gòu)，硅處于中心，氧處于4個頂角，所以A項錯誤；在SiO2晶體中，每6個Si和6個O形成一個12元環(huán)(最小環(huán))，所以D對，B、C均錯誤。3．碳化硅(SiC)晶體有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它與晶體硅和金剛石相比較，正確的是(

)A．熔點從高到低的順序是金剛石＜晶體硅＜碳化硅B．熔點從高到低的順序是金剛石＞晶體硅＞碳化硅C．三種晶體中的單元都是正四面體結(jié)構(gòu)D．三種晶體都是原子晶體且均為電的絕緣體解析：選C。由已知碳化硅的晶體有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，可知碳化硅也為原子晶體，且應有類似金剛石的正四面體結(jié)構(gòu)單元。又因為影響共價鍵強弱的因素是原子半徑，碳原子半徑小于硅原子半徑，所以鍵長長短順序為C—C＜C—Si＜Si—Si，所以，熔點順序是金剛石＞碳化硅＞晶體硅。晶體硅是半導體，單向?qū)щ?。課堂互動講練要點原子晶體的特點及物理性質(zhì)的變化規(guī)律1．結(jié)構(gòu)特點原子晶體是原子間以共價鍵結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，晶體中不存在單個分子。共價鍵的飽和性和方向性分別決定了每個原子周圍配位數(shù)的多少和鍵角的大小，所以原子晶體不遵循緊密堆積原則，而是較松散排列的結(jié)構(gòu)。如金剛石晶體中，每個碳原子周圍排列的碳原子只能有四個。2．物理性質(zhì)的特點(1)因為原子晶體中原子間以較強的共價鍵相結(jié)合，熔化時需要很多的能量克服共價鍵，所以原子晶體的熔、沸點很高，硬度很大。(2)因為構(gòu)成原子晶體的原子最外層電子都成鍵，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，鍵能較大，所以原子晶體一般不導電，難溶于水。3．物理性質(zhì)的變化規(guī)律在結(jié)構(gòu)相似的情況下，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點就越高，硬度越大。4．幾種常見原子晶體結(jié)構(gòu)(1)金剛石①在金剛石晶體中，碳原子以sp3雜化軌道與和它緊鄰的4個碳原子以共價鍵相互結(jié)合形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即每個碳原子的配位數(shù)為4，碳碳鍵鍵角為109.5°，以每個碳原子為中心，與其直接鍵合的相鄰的4個碳原子都形成正四面體結(jié)構(gòu)。②從金剛石結(jié)構(gòu)中取出一個立方單元，即得到金剛石的晶胞，每個晶胞中實際含有8個碳原子。與立方ZnS的晶體結(jié)構(gòu)相比較，可以看出它們非常相似，只不過前者是將后者中不等徑的球(鋅離子和硫離子)全部換成等徑圓球(碳原子)而已。③在金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，含有由共價鍵形成的碳原子環(huán)，最小的環(huán)上有6個碳原子。(2)晶體硅晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石非常相似，只是將碳原子換成了硅原子。(3)碳化硅碳化硅(SiC)俗名“金剛砂”，有類似金剛石的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，其空間結(jié)構(gòu)中碳和硅原子相間排列，所以碳原子和硅原子的個數(shù)之比為1∶1。如圖所示為碳化硅的晶胞(其中

為碳原子，

為硅原子)(4)SiO2晶體①SiO2晶體可以看做是將金剛石晶胞的所有碳原子換成硅原子，同時在每兩個相鄰的硅原子(距離最近的兩個硅原子)中心連線的中點處增添一個氧原子，就得到二氧化硅的結(jié)構(gòu)。每個硅原子與4個氧原子緊鄰，即配位數(shù)為4，每個氧原子與2個硅原子緊鄰，即配位數(shù)為2，所以硅與氧的原子個數(shù)比為1∶2。二氧化硅晶體中最小環(huán)是由12個原子(6個硅原子，6個氧原子)構(gòu)成的椅式環(huán)。②在二氧化硅晶胞中有8個硅原子處于立方晶胞的8個頂點，有6個硅原子處于晶胞的6個面心，還有4個硅原子與16個氧原子在晶胞內(nèi)構(gòu)成4個硅氧四面體，均勻錯開排列于晶胞內(nèi)。

在高壓下，用激光器加熱到1800K時，人們成功地制得了原子晶體——“干冰”。下列推斷中，正確的是(

)A．原子晶體干冰有很高的熔、沸點，有很大的硬度B．原子晶體干冰易升華，可用做制冷材料C．原子晶體干冰硬度、耐磨性都不如水晶D．每摩爾原子晶體干冰含2molC—O鍵例【解析】從構(gòu)成元素的相似性的角度看，原子晶體狀態(tài)的干冰肯定與二氧化硅晶體的結(jié)構(gòu)非常相似，將二氧化硅晶體的硅原子換成碳原子，就是二氧化碳的原子晶體。由于C—O鍵的鍵能大于Si—O鍵的鍵能，所以原子晶體干冰的硬度和耐磨性都強于水晶；在原子晶體的干冰中，每個碳原子都處于四個氧原子構(gòu)成的四面體的中心，所以每摩爾原子晶體干冰含有4molC—O鍵?！敬鸢浮?/p>

A【規(guī)律方法】本題關鍵是理解好信息，原子晶體干冰不是分子晶體，應按原子晶體的性質(zhì)來處理，且C與Si同族，原子晶體干冰應與SiO2晶體具有相同的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)也相似。變式訓練金剛石與金剛砂(SiC)具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，在金剛砂的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，碳原子、硅原子交替以共價單鍵相結(jié)合。試回答：(1)金剛砂屬于________晶體。(2)在金剛砂的結(jié)構(gòu)中，一個硅原子周圍結(jié)合________個碳原子，其中鍵角是________。(3)金剛砂的結(jié)構(gòu)中含有共價鍵形成的原子環(huán)，其中最小的環(huán)上有________個硅原子。解析：由于金剛砂的晶體構(gòu)型是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子、硅原子交替以共價鍵相結(jié)合，故金剛砂是原子晶體；硅和碳電子層結(jié)構(gòu)相似，成鍵方式相同，硅原子周圍有4個碳原子，鍵角109.5°；組成六元環(huán)中，有3個碳原子、3個硅原子。答案：(1)原子(2)4

109.5°

(3)3探究整合應用單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)：金剛石晶體硅晶體硼熔點/℃335014152573沸點/℃482726282823摩氏硬度107.09.5(1)晶體硼的晶體類型屬于________，理由是________________________________________________________________________。(2)已知晶體硼的結(jié)構(gòu)單