高中鲁科版 (2019)第2节 几种简单的晶体结构模型教课内容课件ppt

这是一份高中鲁科版 (2019)第2节 几种简单的晶体结构模型教课内容课件ppt，共47页。PPT课件主要包含了教材分析，共价晶体，碳原子杂化方式，SP3，几种共价晶体的结构，体对角线的14，分子晶体，范德华力，四面体，分子晶体的性质等内容，欢迎下载使用。

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你知道吗？ 金刚石具有怎样的结构呢?
科学研究表明，30 亿年前，在地壳下 200 km 左右的地幔中，处在高温、高压岩浆中的碳元素逐渐形成了具有正四面体结构的金刚石。火山爆发时，金刚石夹在岩浆中上升到接近地表时冷却，形成含有少量金刚石的原生矿床。金刚石具有诸多不同凡响的优良性质∶ 熔点高，不导电，硬度极高。这些性质显然是由金刚石的结构决定的。那么，金刚石具有怎样的结构呢?
第三章 不同聚集状态的物质与性质
第 2 节 几种简单的晶体结构模型
课时3 共价晶体 分子晶体
本节在学习了金属晶体和离子晶体的基础上，进一步介绍了共价晶体和分子晶体，最后以石墨等为例介绍了混合型晶体，使学生了解由干微粒间的作用存在键型过渡，即使组成简单的晶体也可能是居于金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体，从而进一步认识到人多数实际晶体要复杂得多。
请你思考！ 观察金刚石的结构模型，思考下列问题：
1、金刚石晶体中碳原子轨道杂化方式？碳原子结合方式？
2、从结构上分析金刚石熔点高、硬度大的原因？
3、共价晶体和金属晶体、离子晶体中微粒排列方式的区别？为什么？
4、常见的共价晶体有哪些？
共价键结合在一起的空间网状结构
由于共价键键具有方向性和饱和性，晶体中，在一个原子周围的其它原子的数目是有限的，原子的堆积方向也是确定的，因此，共价晶体中的微粒堆积不服从紧密堆积原理。
金刚石的晶体就是由碳原子通过共价键的作用形成的共价晶体，组成金刚石的碳原子通过共价键形成了正四面体的构型。
⑴ 定义：相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体
⑶微粒间的作用： 原子间以较强的共价键相结合。共价键具有方向性和饱和性。共价晶体中的微粒堆积不服从紧密堆积原理。
⑵构成微粒：构成共价晶体的微粒是原子。
某些氧化物：二氧化硅（ SiO２）晶体等
某些单质：金刚石(C)、晶体硅(Si)、 晶体硼(B)、晶体锗(Ge)等
某些非金属化合物：碳化硅(SiC)晶体、氮化硼(BN)晶体等
请你预测！ 猜想在所形成的共价晶体中原子的排布具有怎样的规律？
共价键具有方向性和饱和性。使共价晶体中某个原子周围结合的其他原子是有限的，因此比较松散。共价晶体中的微粒堆积不服从紧密堆积原理。
在金刚石的晶胞中，碳原子分别位于立方体的8个顶点、6个面心、按 面心立方堆积方式排列，4个碳原子填入一半的碳原子所成的四面体空隙，填隙率50%。
搭建模型认识结构
8×1/8 ＋ 6×1/2 ＋ 4 ＝8
每个晶胞的碳碳共价键数：4× 4 ＝16
晶胞中的原子数：8个 配位数：4
在晶体中每个碳以共价键键与相邻4个碳结合,无限延伸形成空间立体网状结构。碳原子以sp3杂化轨道与周围4个碳原子以共价键相结合,C—C键间的夹角为109028＇。每个最小的碳原子环上有6个碳原子。
③金刚石的晶体中的原子成键情况：
思考：在金刚石晶体中每个碳原子被几个六元环共用？
每个碳原子成4个碳碳键a、b、c、d，四个碳碳键中任选2个，有六种情况：ab、ac、ad、bc、bd、cd。
每两个碳碳键被两个六元环公用，所以四个碳碳键被12个六元环共用。所以个碳原子被12个六元环共用。
A、 B、 C、D、 E、
金刚石晶胞的参数(边长)为a，C半径为r 。
立方体体对角线长度就是C—C键的键长2r的4倍。
⑤晶体中C的空间坐标(以晶胞参数(棱长)a为单位长度)
(0.5,0.5,0)
(0,0.5,0.5)
(0.5,0,0.5)
(0.25,0.25,0.25)
碳化硅(SiC)晶体
SiC晶胞中，硅原子位于立方体的8个顶点和6个面心位置，碳原子位于由大立方体分割成的8个小立方体中的4个的体心处。每个碳原子与周围的4个硅原子成键。
Si原子数：8×1/8 ＋ 6×1/2 ＝4
每个晶胞的碳硅共价键数：4× 4 ＝16
③碳化硅的化学式：SiC
(1)与碳同族单质(如Si、Ge)都具有与金刚石相似的结构；
(2)第ⅣA族相邻元素间也可形成相似结构的晶体(如SiC)
(3)与第ⅣA族同周期的元素间根据等电子体原理，如BN、GaAs等也可形成与金刚石结构相似的晶体。
碳原子和硅原子交替排列，只存在 Si-C极性键。原子个数之比为1∶1。
请你思考！ 从表 3-2-4 中的数据可以看出，尽管金刚石、碳化硅和晶体硅都是共价晶体且它们的结构相似，但是它们的熔点和硬度有较大差异，请讨论产生这种差异的原因。
在共价晶体中，各原子均以共价键相结合，只要共价键不被破坏，原子就不能自由移动。由于共价晶体熔化或被粉碎时必须破坏其中的共价键，对结构相似的共价晶体来说，共价键的键能越大，晶体的熔点就越高、硬度就越大。
向晶体硅结构中每个Si—Si键中间“插入”一个O原子，便得到以硅氧四面体为骨架的SiO2晶体结构。
①.晶体中1个Si与__个O以共价键结合，形成________结构；1个O与__个Si结合，故SiO2晶体中Si与O之比为______。在SiO2晶体中， 单个的SiO2分子存在。
③.最小环上有_____个原子(____个Si和____个O)。
②.1mlSiO2晶体中含_____mlSi-O键。
(O-Si-O)109028'(Si-O-Si)?≠1800
C:4个 Si:4个
Si:8个 O:16个
1. 在二氧化硅晶体中原子未排列成紧密堆积结构，其原因是（ ） A．共价键具有饱和性 B．共价键具有方向性 C．二氧化硅是化合物 D．二氧化硅是由非金属元素原子构成的
2、下列关于SiO2和金刚石的叙述正确的是（ ）A．SiO2的晶体结构中，每个Si原子与2个O原子直接相连B．通常状况下，1mlSiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)C．金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小环上有6个碳原子D．1ml金刚石中含有4NA个C-C键(NA表示阿伏加德罗常数的值)
3、下表是某些共价晶体的熔点和硬度，下列叙述正确的是（ ）
①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 ②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高 ③构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大 ④构成共价晶体的原子半径越大，共价键的键能越大 A．①② B．③④ C．②③ D．②④
请你思考！雪花、食盐以及金刚石都是晶体；这些晶体有什么不同呢？
在金属晶体、离子晶体和共价晶体中，原子或离子之间都是通过化学键相互结合的，相应化学键的特点对晶体中微粒的空间排布方式会产生影响。那么，像碘、干冰、等这些以分子为基本构成微粒的晶体中，分子会如何排列呢?
1.定义：分子之间通过分子间作用力结合形成的晶体
(1)部分非金属单质： 卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳60(C60)、稀有气体(2)所有非金属氢化物：水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷 (3)部分非金属氧化物：CO2、P4O6、P4O10、SO2(4)所有的酸(而强碱和多数盐则是离子晶体)(5)绝大多数有机物的晶体
晶胞为长方体，每个顶点和面心各有一个分子。①平均每个晶胞中有 个碘分子，②微粒间的作用力是 。
①每个晶胞中有____个分子。②每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有_____。
水分子之间的主要作用力是氢键(当然也存在范德华力)，尽管氢键比共价键弱得多，不属于化学键，却跟共价键一样具有方向性，即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。
①水分子之间的作用力是_______、__________。②冰中1个水分子周围有__个水分子形成_________。③1ml冰中有___ml“氢键”。
分子晶体的结构特征
(1)分子密堆积——只有范德华力，无分子间氢键（每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2等）
(2)分子非密堆积 ——范德华力还有分子间氢键（如：HF 、冰、NH3 ）
请你思考！ 表 3-2-5 列出了一些分子晶体的熔点和沸点。请根据表中所列数据猜想;影响不同分子晶体熔点、沸点的原因可能有哪些?
影响分子晶体熔点的主要因素——分子间作用力
组成和结构相似且晶体中没有氢键的分子晶体来说，相对分子量越大，分子间作用力增强，熔沸点升高。
1.下列物质固态时，一定是分子晶体的是( )A.酸性氧化物 B.非金属单质C.碱性氧化物 D.含氧酸
2.水的沸点为100 ℃，硫化氢的分子结构跟水相似，但它的沸点却很低，是－60.7 ℃，引起这种差异的主要原因是( )A.范德华力 B.共价键C.氢键 D.相对分子质量
3.下列属于分子晶体的一组物质是( )A.CaO、NO、CO B.CCl4、H2O、HeC.CO2、SO2、NaCl D.CH4、O2、Na2O
4.下列有关分子晶体熔点高低的叙述中，正确的是( )A.氯气>碘单质B.四氯化硅>四氟化硅C.NH3正戊烷