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2019-2020年高三化學(xué) 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)教案(二)教學(xué)素材 （四）原子晶體 1、定義：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。 （1）構(gòu)成原子晶體的粒子是原子； （2）原子晶體的粒子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合； （3）原子晶體熔化破壞的是共價(jià)鍵。 2、常見(jiàn)的原子晶體 （1）某些非金屬單質(zhì)：金剛石（C）、晶體硅（Si）、晶體硼（B）、晶體鍺（Ge）等。 （2）某些非金屬化合物：碳化硅（SiC）晶體、氮化硼（BN）晶體等。 （3）某些氧化物：二氧化硅（SiO２）晶體。 3、原子晶體的物理特性 在原子晶體中，由于原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，而且形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以原子晶體具有： （1）熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高； （2）硬度大； （3）一般不導(dǎo)電； （4）且難溶于一些常見(jiàn)的溶劑。 【思考4】為何CO2熔沸點(diǎn)低？而破壞CO2分子卻比SiO2更難？ 因?yàn)镃O2是分子晶體，SiO2是原子晶體，所以熔化時(shí)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(shí)，都是破壞共價(jià)鍵，而C—O鍵能>Si-O鍵能，所以CO2分子更穩(wěn)定。 【思考5】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？ 因?yàn)榻Y(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，所以熔點(diǎn)和硬度有如下關(guān)系：金剛石＞碳化硅＞鍺。 4、原子晶體的結(jié)構(gòu) （1）金剛石晶體 ①金剛石中每個(gè)C原子以sp3雜化，分別與4個(gè)相鄰的C 原子形成4個(gè)σ鍵，故鍵角為10928′，每個(gè)C原子的配位數(shù)為4； ②每個(gè)C原子均可與相鄰的4個(gè)C構(gòu)成實(shí)心的正四面體，向空間無(wú)限延伸得到立體網(wǎng)狀的金剛石晶體，在一個(gè)小正四面體中平均含有1+41/4 =2個(gè)碳原子； ③在金剛石中最小的環(huán)是六元環(huán)，1個(gè)環(huán)中平均含有61/12=1/2個(gè)C原子，含C-C鍵數(shù)為61/6=1； ④金剛石的晶胞中含有C原子為8個(gè)，內(nèi)含4個(gè)小正四面體，含有C-C鍵數(shù)為16。 （2）二氧化硅晶體 ①二氧化硅中Si原子均以sp3雜化，分別與4個(gè)O原子成鍵，每個(gè)O原子與2個(gè)Si原子成鍵； ②晶體中的最小環(huán)為十二元環(huán)，其中有6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子，含有12個(gè)Si-O鍵；每個(gè)Si原子被12個(gè)十二元環(huán)共有，每個(gè)O原子被6個(gè)十二元環(huán)共有，每個(gè)Si-O鍵被6個(gè)十二元環(huán)共有；每個(gè)十二元環(huán)所擁有的Si原子數(shù)為61/6=1，擁有的O原子數(shù)為61/6=1，擁有的Si-O鍵數(shù)為121/6=2，則Si原子數(shù)與O原子數(shù)之比為1：2。 【思考6】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(gè)三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無(wú)小分子存在。 【思考7】以金剛石為例，說(shuō)明原子晶體的微觀結(jié)構(gòu)與分子晶體有哪些不同？ （1）組成微粒不同，原子晶體中只存在原子，沒(méi)有分子。 （2）相互作用不同，原子晶體中存在的是共價(jià)鍵。 5、原子晶體熔、沸點(diǎn)比較規(guī)律 對(duì)于原子晶體，一般來(lái)說(shuō)，原子間鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高，硬度越大。 【比較歸納】原子晶體與分子晶體的比較 分子晶體 原子晶體 構(gòu)成微粒 分子 原子 晶體內(nèi)相互作用力 分子間作用力（含極性、氫鍵） 共價(jià)鍵 硬度、熔沸點(diǎn) 低 高 熔、沸點(diǎn)變化規(guī)律 （1）對(duì)于組成結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量（2）極性分子非極性分子（3）氫鍵作用 鍵長(zhǎng)、鍵能 化學(xué)式能否表示分子結(jié)構(gòu) 能 不能 【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 （1）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(jià)鍵；分子晶體的粒子是分子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是范德華力。 （2）記憶常見(jiàn)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)高，常在1000℃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。 （4）依據(jù)導(dǎo)電性判斷：分子晶體為非導(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：原子晶體硬度大，分子晶體硬度小且較脆。