原子晶体ppt课件.ppt

第3节 原子晶体与分子晶体,各种晶体：,几种碳的晶体,金刚石是世上已知最硬的物质，且熔点很高，是很名贵的宝石。人们把天然金刚石当作宝石珍藏已有三千余年历史。经过琢磨的金刚石称钻石，透光度高，纯净的钢厂无色透明，含杂质则呈蓝、黄、棕、绿、黑等色。至今世界上最大的金刚石是“非洲之星”，发现于1906年，质量为3025克拉。,.概念： 相邻原子间以共价键相结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体,一原子晶体,金刚石,2.结构特点：（1）由于共价键的方向性和饱和性，每个中心原子周围排列的原子数目是有限的。,（2）由于所有原子间均以共价键相结合，所以晶体中不存在单个分子。,一、原子晶体,1、定义：相邻原子间均以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。,2.构成微粒：,3.微粒间的作用力：,4.熔化时需克服的作用：,原子,共价键,共价键,注意,原子晶体中不存在单个分子，没有分子式。SiO2是化学式，表示晶体中Si、O原子数之比是1:2,4.常见的原子晶体某些非金属单质： 金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）等某些非金属化合物： 碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体 氮化硅（Si3N4）晶体某些氧化物： 二氧化硅（ SiO）晶体,（1）金刚石每个碳以 键与相邻 个碳结合， 成为 构型。晶体中碳碳键夹角为 ，碳原子采取了 杂化。最小环有 个碳原子。,5.几种典型的原子晶体,109.5,共价键,共价,6,sp3,109.5,正四面体,4,晶体硅、碳化硅结构与金刚石类似,(2)硅晶体,若以硅原子代替金刚石晶体结构中的碳原子，便可得到晶体硅的结构，不同的是硅晶体中的Si-Si键的键长比金刚石中的C-C键长,作为晶体管材料,（3）二氧化硅每个硅原子与 个氧原子相连； 每个氧原子与 个硅原子相连。最小环上有 个硅原子， 个氧原子。晶体中是否存在分子？1mol二氧化硅中有 mol共价键。,2,4,4,6,否,6,结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高，硬度越大。,1、为何金刚石、碳化硅和晶体硅的熔点和硬度依次下降？,2、“存在共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？,思考：,不对，因为在大多数分子晶体和某些离子晶体中也存在共价键。,在原子晶体中，由于原子间以强的共价键相结合，形成空间立体网状结构，所以原子晶体的:（1）熔、沸点高 （2）硬度大(用途？)（3）一般不导电 （4）难溶于常见的溶剂,6.原子晶体的物理性质,课堂检测,2、氮化硼（BN）是一种新型结构材料，具有超硬、耐磨、耐高温等优异特性，下列各组物质熔化时，所克服的微粒间作用力与氮化硼熔化时克服的微粒间作用都相同的是（ ） A、硝酸钠和金刚石 B、晶体硅和水晶 C、冰和干冰 D、苯和萘,B,1、下列化学式能真实表示物质分子组成的是 ANaOH BSiO2 CCsCl DSO3,D,3、根据下列性质判断，属于原子晶体的是（ ） A、熔点2700,导电性好,延展性强 B、无色晶体,熔点3550,不导电,质硬,难溶于水 和有机溶剂 C、无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点为800， 熔化时能导电 D、熔点-56.6,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电,B,4、填空：氮化碳晶体是新发现的一种高硬度材料，该晶体类型应该是_晶体。试根据物质结构知识推测氮化碳晶体与金刚石比较，硬度更大的是_晶体，熔点较低的是_晶体。,金刚石,原子,氮化碳,石墨的晶体结构,石墨中CC夹角为120， CC键长为(0.142nm) 1.421010 m,分子间作用力,层间距3.35 1010 m,CC 共价键,石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占的碳原子数为_C-C键的个数_,2,3,石墨,石墨为什么很软？石墨的熔沸点为什很高？,石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软，硬度小。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。 所以，石墨称为混合型晶体。,混合型晶体,四种晶体的比较：,阴、阳离子,原子,分子,金属阳原子和自由电子,离子键,共价键,分子间作用力,金属键,一般较高，少部分低,较高,很高,较低,较大,很大,一般较小,一般较大，少部分小,一般易溶水,难溶,相似相溶,难溶，钠等除外,晶体和熔化时都不导电，溶于水有些可以导电,晶体不导电， 溶于水或熔化导电,一般不 导电,晶体导电，熔化导电,选择下列物质，填写下列空白。,A.干冰 B.金刚石 C.氯化铵 D.氟化钙 E.固体碘 F.烧碱（1）熔化时不需要破坏化学键的是 （ ） （2）熔化时需要断裂共价键的是（ ）（3）熔点最高的是（ ），熔点最低的是（ ）（4）晶体中存在分子的是（ ）（5）晶体中既有离子键又有共价键的是（ ）,AE,B,B,A,AE,CF,分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态不导电；_B、溴化铝，无色晶体，熔点98 ，熔融态不导电；_C、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_D、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电_,工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解MgO的方法生产镁？也不用电解AlCl3的方法生产铝？,MgO 熔点高，消耗能量大，操作不便，成本太高。,AlCl3 属分子晶体，熔融时不电离，不能用电解法。,设计可靠的实验证明MgCl2和AlCl3所属的晶体类型,将MgCl2 和 AlCl3两种晶体分别加热熔化， MgCl2 能导电，是离子晶体； AlCl3不能导电，是分子晶体。,.,晶体中存在的作用力：分子晶体中一般存在范德华力(受相对分子质量和分子极性影响)、存在分子内共价键(稀有气体不存在共价键)、HF/H2O/NH3 /-OH/-NH2还存在氢键(不是化学键)原子晶体中只存在共价键(单质是非极性键)金属晶体中只存在金属键离子晶体中存在离子键、可能存在共价键(如NH4Cl、NaOH、Na2O2中)石墨晶体存在共价键、金属键、范德华力,常见的原子晶体某些非金属单质：金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗等某些非金属化合物：碳化硅、氮化硼某些氧化物：二氧化硅、Al2O3,晶体的判断方法方法一:从晶体的硬度、熔沸点等物理性质进行判断方法二:从晶体的构成微粒及微粒间作用力进行判断方法三:从物质的类别，如：金属对应的晶体是金属晶体，离子化合物对应的晶体是离子晶体，记住常见的原子晶体，其余的就是分子晶体。,晶体类别的判断：,晶体与单质、化合物的交叉关系：金属单质一般金属晶体(除Ge)、非金属单质一般分子晶体(除C、Si、Ge、B)金属氧化物一般离子晶体(除Al2O3等)、非金属氧化物一般分子晶体(除SiO2等)所有酸类都属于分子晶体碱类(除氨水)一般都是离子晶体盐类(除AlCl3)一般都是离子晶体,物质熔沸点高低的比较 1.固态液态气态 例: S Hg O2 2. 不同晶型的物质的熔沸点高低顺序一般是：原子晶体离子晶体分子晶体。 3. 同一晶型的物质，则晶体内部结构微粒间的作用越强，熔沸点越高。,不同晶体类型熔沸点高低的判断：,离子晶体：,离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，熔沸点越高。,原子晶体：,Si，SiO2，SiC,SiO2SiC Si,分子晶体：（不含氢键）,分子组成和结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高。,F2，Cl2，Br2，I2,F2 Cl2 Br2 I2,重要,离子半径越小，离子电荷越高，金属键就越强，熔点就越高。 合金各成分,金属晶体：,原子半径越小，共价键键长越短，共价键键能越大，熔沸点越高。,熔沸点大小比较：一般，原子晶体离子晶体分子晶体 固态液态气态，合金单质原子晶体：组成相似，原子半径越小、键能越大，熔沸点越高，如金刚石SiC 单晶硅离子晶体：组成相似，阴阳离子半径和越小，离子电荷越多，离子键越强，熔沸点越高金属晶体：金属阳离子半径越小、离子电荷越多，金属键越强，熔沸点越高分子晶体：首先考虑氢键，再结构相似时考虑范德华力，有机物要考虑支链数目,四、物质熔沸点高低比较规律：（金榜P47）,（1）不同晶体类型的物质的熔沸点高低顺序一般是：,（2）原子晶体要比较共价键的强弱,（3）离子晶体要比较离子键的强弱,原子晶体离子晶体分子晶体,同一晶体类型的物质，则晶体内部粒子间的作用越强，熔、沸点越高。,一般地说，原子半径越小，形成的共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔、沸点越高。如：金刚石碳化硅晶体硅,一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高。,如：NaClKClRbClCsCl,（4）分子晶体：,（5）金属晶体：,结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，熔、沸 点越高（注意氢键影响），如：HFHIHBrHCl,在同分异构体中，一般地说，支链越多(越对称)， 熔、沸点越低， 如：正戊烷异戊烷新戊烷,在同分异构体的芳香烃及其衍生物中，其熔、沸点高 低顺序一般是：邻间对位化合物,金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点越高。 AlMgNa LiNaKRbCs 合金各成分,相对分子量接近的物质，极性越强，熔、沸点越高， 如：CON2,