四大晶體-高三課件

四大晶體一、分子晶體

分子間以分子間作用力相互結(jié)合而成的晶體叫分子晶體。1.概念注意：（1）構(gòu)成晶體的微粒：（2）微粒間作用：（3）氣化或熔化時(shí)破壞的作用力：分子分子間作用力分子間作用力分子晶體有哪些物理特性，為什么？思考與交流(1)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低，易升華；(2)較小的硬度；(3)一般都是絕緣體，熔融狀態(tài)也不導(dǎo)電。原因：2.物理特性：分子間作用力較弱3.典型的分子晶體：（1）所有非金屬氫化物：H2O，H2S，NH3，

CH4，HX（2）部分非金屬單質(zhì):X2，O2，H2，S8，P4，C60

、(稀有氣體)（3）部分非金屬氧化物:CO2，SO2，NO2，

P4O6，P4O10（4）幾乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4（5）絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體：乙醇，冰醋酸，蔗糖等大多數(shù)分子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：分子的密堆積（與每個(gè)CO2分子距離最近的CO2分子共有12個(gè)）CO2晶胞冰中１個(gè)水分子周圍有４個(gè)水分子冰的結(jié)構(gòu)氫鍵具有方向性分子的非密堆積4.分子晶體結(jié)構(gòu)特征（1）密堆積

有分子間氫鍵——?dú)滏I具有方向性,使晶體中的空間利率不高,留有相當(dāng)大的空隙.這種晶體不具有分子密堆積特征。如：HF、NH3、冰（每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子）。（2）非密堆積

只有范德華力，無分子間氫鍵——分子密堆積。這類晶體每個(gè)分子周圍一般有12個(gè)緊鄰的分子，如：C60、干冰、I2、O2。了解思考與交流CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)如下表所示，通過比較試判斷SiO2晶體是否屬于分子晶體。

碳元素和硅元素處于元素周期表中同一主族，為什么CO2晶體的熔、沸點(diǎn)很低，而SiO2晶體的熔沸點(diǎn)很高？180o109o28′SiO共價(jià)鍵二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖二、原子晶體

1、概念：原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。

注意：（1）構(gòu)成微粒：原子（2）微粒之間的作用：共價(jià)鍵（3）氣化或熔化時(shí)破壞的作用力：共價(jià)鍵思考：只由原子形成的晶體一定是原子晶體嗎？晶體類型原子晶體熔、沸點(diǎn)（高低）硬度溶解性導(dǎo)電性2、原子晶體的性質(zhì)

很高很大難溶一般不導(dǎo)電（硅是半導(dǎo)體）某些原子晶體的熔點(diǎn)和硬度原子晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/0C＞355030002700171014101211硬度109.59.576.56.03、常見原子晶體：（1）某些非金屬單質(zhì):硼、硅、鍺、金剛石等（2）某些非金屬化合物:SiC、BN等（3）某些非金屬氧化物:SiO2等金剛石二氧化硅SiO109o28′金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖共價(jià)鍵思考：金剛石（晶體硅結(jié)構(gòu)與此類似）（1）在金剛石晶體中每個(gè)碳原子被周圍4個(gè)碳原子包圍,處于中心的該碳原子以共價(jià)鍵與周圍4個(gè)碳原子結(jié)合,成為正四面體型結(jié)構(gòu),碳以sp3雜化軌道形成共價(jià)鍵。這些結(jié)構(gòu)向空間發(fā)展,構(gòu)成彼此聯(lián)結(jié)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),每個(gè)C-C鍵長(zhǎng)相等，鍵角均為109°28′。（2）晶體中最小環(huán)由____個(gè)C組成且不共面。6（3）晶體中C原子數(shù)與C－C鍵數(shù)之比為：(4)晶體中每個(gè)碳原子為____個(gè)環(huán)所共用。12

1：(4×1/2)=1:2180o109o28′SiO二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖共價(jià)鍵白球表示硅原子SiO2平面結(jié)構(gòu)金剛石的結(jié)構(gòu)SiO2結(jié)構(gòu)1、SiO2最小的環(huán)有（）原子組成思考2、Si周圍緊鄰的O（）個(gè)３、O周圍緊鄰的Si（）個(gè)４、SiO2中Si、O個(gè)數(shù)比為（）５、１molSiO2含有（）molSi－O

SiO41241:22解釋：結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體熔點(diǎn)越高，硬度越大。金剛石＞硅＞鍺交流與研討1、怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降？2、“具有共價(jià)鍵的晶體叫做原子晶體”。這種說法對(duì)嗎？為什么？

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、鱗片狀和致密塊狀。密度2.25g/cm3，化學(xué)性質(zhì)不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強(qiáng)熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤(rùn)滑劑，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。知識(shí)拓展－石墨石墨晶體結(jié)構(gòu)石墨1、石墨為什么很軟？2、石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高？3、石墨屬于哪類晶體？為什么？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(dòng)，所以石墨很軟。石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵（大π鍵），故熔沸點(diǎn)很高。石墨為混合型晶體。例：如右圖所示，在石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)最小的碳環(huán)完全擁有碳原子數(shù)為___，完全擁有C－C數(shù)為___石墨中C－C夾角為120°，C－C鍵長(zhǎng)為1.42×10－10m層間距

3.35×10－10m23小結(jié)1：金剛石、石墨的比較項(xiàng)目金剛石石墨晶體形狀晶體中的鍵或作用力由最少碳原子形成環(huán)的形狀與個(gè)數(shù)碳原子成鍵數(shù)每個(gè)環(huán)上鍵的平均數(shù)每個(gè)環(huán)上原子的平均數(shù)正四面體空間網(wǎng)狀六邊形平面層狀共價(jià)鍵共價(jià)鍵與范德華力６個(gè)原子不同面６個(gè)原子同面４３6×1/6=16×1/2=36×1/12=1/26×1/3=2小結(jié)2：晶體類型原子晶體分子晶體概念組成微粒

作用力熔沸點(diǎn)硬度溶解性導(dǎo)電性相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分子間以分子間作用力結(jié)合原子分子共價(jià)鍵分子間作用力很高較低很大較小不溶于一般溶劑部分溶于水不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體固體和熔化狀態(tài)都不導(dǎo)電，部分溶于水導(dǎo)電1、C60、金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)模型如下圖所示（石墨僅表示出其中的一層）（1）C60、金剛石和石墨三者互為

；（2）固態(tài)時(shí)，C60屬于

（填“離子”、“原子”或“分子”）；A、同分異構(gòu)體B、同素異形體C、同系物D、同位素（3）硅晶體的結(jié)構(gòu)跟金剛石相似，1mol硅晶體中含有硅硅單鍵的數(shù)目約是

NA個(gè)。硅、氧原子形成的最小環(huán)上氧原子的數(shù)目是

；（4）石墨層狀結(jié)構(gòu)中，平均每個(gè)正六邊形占有

個(gè)碳原子。B分子262金屬共同的物理性質(zhì)導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等金屬為什么具有這些共同性質(zhì)呢?1、金屬的結(jié)構(gòu)電子氣理論：由于金屬原子的最外層電子數(shù)較少,容易失去電子成為金屬離子,金屬原子釋放出的價(jià)電子不專門屬于某個(gè)特定的金屬離子,而為許多金屬離子所共有,并在整個(gè)金屬中自由運(yùn)動(dòng),這些電子又稱為自由電子。金屬脫落下來的價(jià)電子幾乎均勻分布在整個(gè)晶體中，像遍布整塊金屬的“電子氣”，從而把所有金屬原子維系在一起。三、金屬晶體2、金屬鍵：金屬陽離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用叫做金屬鍵（電子氣理論）特征：金屬鍵可看成是由許多原子共用許多電子的一種特殊形式的鍵，這種鍵既沒有方向性，也沒有飽和性，金屬鍵的特征是成鍵電子可以在金屬中自由流動(dòng)，使得金屬呈現(xiàn)出特有的屬性。金屬陽離子所帶電荷數(shù)越多、半徑越小，則金屬鍵越強(qiáng)。組成粒子：金屬陽離子和自由電子3、金屬晶體：通過金屬鍵結(jié)合形成的單質(zhì)晶體。金屬單質(zhì)和合金都屬于金屬晶體。微粒間作用力：金屬鍵金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的熔沸點(diǎn)越高?！舅伎?】已知堿金屬元素的熔沸點(diǎn)隨原子序數(shù)的增大而遞減，試用金屬鍵理論加以解釋?！舅伎?】試判斷鈉、鎂、鋁三種金屬熔沸點(diǎn)和硬度的大小。

同主族元素價(jià)電子數(shù)相同（陽離子所帶電荷數(shù)相同），從上到下，原子（離子）半徑依次增大，則單質(zhì)中所形成金屬鍵依次減弱，故堿金屬元素的熔沸點(diǎn)隨原子序數(shù)的增大而遞減。同周期元素，從左到右，價(jià)電子數(shù)依次增大，原子（離子）半徑依次減弱，則單質(zhì)中所形成金屬鍵依次增強(qiáng)，故鈉、鎂、鋁三種金屬熔沸點(diǎn)和硬度的大小順序是：鈉＜鎂＜鋁?！居懻?】

金屬為什么易導(dǎo)電？4、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在

在金屬晶體中，充滿著帶負(fù)電的“電子氣”（自由電子），這些電子氣的運(yùn)動(dòng)是沒有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下，自由電子定向運(yùn)動(dòng)形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電?！居懻?】金屬為什么易導(dǎo)熱？“電子氣”（自由電子）在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬離子碰撞，引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某部分受熱時(shí)，那個(gè)區(qū)域里的“電子氣”（自由電子）能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，通過碰撞，把能量傳給金屬離子?！半娮託狻保ㄗ杂呻娮樱┰跓岬淖饔孟屡c金屬原子頻繁碰撞從而把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度?！居懻?】金屬為什么具有較好的延展性？

當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉淼呐帕蟹绞?，彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤(rùn)滑劑的作用，所以在各原子層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下發(fā)生形變，金屬鍵也不易斷裂。因此，金屬都有良好的延展性。由于自由電子可吸收所有頻率的光，然后很快釋放出各種頻率的光，因此絕大多數(shù)金屬具有銀白色或鋼灰色光澤。而某些金屬（如銅、金、銫、鉛等）由于較易吸收某些頻率的光而呈現(xiàn)較為特殊的顏色。當(dāng)金屬成粉末狀時(shí)，金屬晶體的晶面取向雜亂、晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以成黑色?！居懻摚础拷饘倬w結(jié)構(gòu)為什么具有金屬光澤和顏色

？金屬原子在二維空間（平面）上有二種排列方式二、金屬晶體的原子堆積模型

（a）非密置層

（b）密置層

金屬晶體可以看成金屬原子在三維空間中堆積而成.那么,非密置層在三維空間里堆積有幾種方式？請(qǐng)比較不同方式堆積時(shí)金屬晶體的配位數(shù)、原子的空間利用率、晶胞的區(qū)別。配位數(shù)=4配位數(shù)=6思考與交流晶胞的形狀是什么？含幾個(gè)原子？1、簡(jiǎn)單立方堆積[Po]配位數(shù)：空間占有率：每個(gè)晶胞含原子數(shù)：6152%2、體心立方堆積-----鉀型金屬晶體的堆積方式──體心立方堆積

非密置層的另一種堆積是將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中（IA，VB，VIB）配位數(shù)：空間占有率：每個(gè)晶胞含原子數(shù)：868%2123456

第二層對(duì)第一層來講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)

1，3，5位。(或?qū)?zhǔn)2，4，6位，其情形是一樣的)123456AB，

關(guān)鍵是第三層。對(duì)第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。思考：密置層的堆積方式有哪些？

下圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA

第一種是將第三層的球?qū)?zhǔn)第一層的球。123456

于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即ABAB堆積方式，形成六方緊密堆積。

配位數(shù)

。(同層

，上下層各

。)1263

第二種是將第三層的球?qū)?zhǔn)第一層的

2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是

C層。123456123456123456123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC

第四層再排A，于是形成

ABCABC三層一個(gè)周期。得到面心立方堆積。

配位數(shù)

。(同層

，上下層各

)1263鎂型[六方密堆積]3、按密置層的堆積方式的第一種：六方密堆積配位數(shù)：空間占有率：每個(gè)晶胞含原子數(shù)：1274%2鎂型[六方密堆積]（BeMgⅢBⅣBⅦB）4、銅型[面心立方]按密置層的堆積方式的第二種：面心立方堆積面心立方BCA配位數(shù)：空間占有率：每個(gè)晶胞含原子數(shù)：銅型[面心立方]BCA1274%4（ⅠBPbPdPt）1、定義：陰，陽離子通過離子鍵結(jié)合形成的晶體。（離子晶體實(shí)際就是離子化合物）四、離子晶體2、晶體中存在的微粒：陰、陽離子3、微粒間的作用力：離子鍵離子鍵越強(qiáng)，離子晶體的熔沸點(diǎn)越高。4、哪些類物質(zhì)屬于離子晶體？強(qiáng)堿、大多數(shù)鹽、活潑金屬氧化物或活潑金屬過氧化物等具有較高的熔、沸點(diǎn)，難揮發(fā)，硬度大，固態(tài)不導(dǎo)電，但熔化或溶于水后能導(dǎo)電。5