1、10928 共價鍵金剛石的晶體. .概念：概念：相鄰相鄰原子原子間以間以共價鍵共價鍵相結合而形成相結合而形成空間立體網狀結構空間立體網狀結構的晶體的晶體 二原子晶體二原子晶體構成粒子：構成粒子：原子原子構成粒子之間的作用：構成粒子之間的作用：共價鍵共價鍵熔化時需克服的作用：熔化時需克服的作用：共價鍵共價鍵對比分子晶體和原子晶體的數據，對比分子晶體和原子晶體的數據，原子晶體有何物理特性？原子晶體有何物理特性？ 在原子晶體中，由于相鄰原子間以較強的在原子晶體中，由于相鄰原子間以較強的共價鍵相結合，而且形成空間立體網狀結構，共價鍵相結合，而且形成空間立體網狀結構，所以原子晶體的所以原子晶體的（1 1

2、）熔點和沸點高）熔點和沸點高（2 2）硬度大）硬度大（3 3）一般不導電，）一般不導電，是電的絕緣體或半導體是電的絕緣體或半導體。（4 4）且難溶于一些常見的溶劑）且難溶于一些常見的溶劑原子晶體中存在較強的共價鍵不易被破壞。原子晶體中存在較強的共價鍵不易被破壞。否否原子晶體是一個三維的網狀結構，原子晶體是一個三維的網狀結構，無小分子存在。無小分子存在。一一.金剛石金剛石正四面體形正四面體形思考：思考： （1）在金剛石晶體中）在金剛石晶體中,C采采取什么雜化方式？每個取什么雜化方式？每個C與多與多少個少個C成鍵？形成怎樣的空間成鍵？形成怎樣的空間結構？每個碳原子周圍緊鄰的結構？每個碳原子周圍緊鄰

3、的碳原子有多少個？最小碳環由碳原子有多少個？最小碳環由多少個碳原子組成？它們是否多少個碳原子組成？它們是否在同一平面內？在同一平面內？ （2）在金剛石晶體中，）在金剛石晶體中，C原原子個數與子個數與CC鍵數之比為多鍵數之比為多少？少？ （3）12克金剛石中克金剛石中CC鍵鍵數為多少數為多少NA？金剛石的結構特征金剛石的結構特征在金剛石晶體里在金剛石晶體里每個碳原子都采取每個碳原子都采取SP3雜化雜化，被相鄰的，被相鄰的4個碳原子包圍，以共價個碳原子包圍，以共價鍵跟鍵跟4個碳原子結合，形成正四面體，被包圍的碳原子處于正四個碳原子結合，形成正四面體，被包圍的碳原子處于正四面體的中心。面體的中心。這

4、些正四面體向空間發展，構成一個堅實的，彼此聯結的這些正四面體向空間發展，構成一個堅實的，彼此聯結的空間空間網狀晶體網狀晶體。金剛石晶體中金剛石晶體中所有的所有的CC鍵長相等，鍵角相等（鍵長相等，鍵角相等（10928）；晶體中晶體中最小的碳環由最小的碳環由6個碳組成，且不在同一平面內個碳組成，且不在同一平面內；晶體中每個晶體中每個C參與了參與了4條條CC鍵的形成，而在每條鍵中的貢獻鍵的形成，而在每條鍵中的貢獻只有一半，故只有一半，故C原子與原子與CC鍵數之比為鍵數之比為：1 ：（4 x ）= 1：2配位數：配位數：金剛石晶胞結構金剛石晶胞結構C原子所處原子所處晶胞的位置：晶胞的位置：8個頂點，個

5、頂點，六個面心，六個面心，體內四個體內四個4記憶：記憶：體對角線體對角線=8 C原子半徑原子半徑二二.晶體晶體Si結構與金剛石相同結構與金剛石相同三三.晶體晶體SiCC原子的配位數：原子的配位數：Si原原子的配位數：子的配位數：一個一個晶胞中含：晶胞中含：444 4個個Si原子，原子，和和4 4個個C原子原子即即4 4個個SiC記憶：記憶：體對角線體對角線=4 C原子半徑原子半徑+ 4 Si原子半徑原子半徑10928SiO共價鍵晶體中重復單元是硅氧四面體晶體中重復單元是硅氧四面體思考思考1：在：在SiO2晶體中每個硅原子晶體中每個硅原子周圍緊鄰的氧原子有多少個？每周圍緊鄰的氧原子有多少個？每個

6、氧原子周圍緊鄰的硅原子有多少個氧原子周圍緊鄰的硅原子有多少個？在個？在SiO2晶體中硅原子與氧原子晶體中硅原子與氧原子個數之比是多少？個數之比是多少？思考思考2：在：在SiO2晶體中每個硅原子晶體中每個硅原子連接有幾個共價鍵？每個氧原子連連接有幾個共價鍵？每個氧原子連接有幾個共價鍵？硅原子個數與接有幾個共價鍵？硅原子個數與SiO共價鍵個數之比是多少？氧原子個數與共價鍵個數之比是多少？氧原子個數與SiO共價鍵個數之比是多少？共價鍵個數之比是多少？思考思考3:在二氧化硅的晶體結構中在二氧化硅的晶體結構中,最小的環由幾個原子最小的環由幾個原子構成構成?SiO2的結構特征的結構特征在在SiO2晶體中晶

7、體中1個個Si原子和原子和4個個O原子形成原子形成4個共價鍵，每個個共價鍵，每個Si原子原子緊鄰緊鄰4個個O原子；同時，每個原子；同時，每個O原子緊鄰原子緊鄰2個個Si原子。原子。實際上，實際上，SiO2晶體是由晶體是由Si原子和原子和O原子按原子按1：2的比例的比例所組成的立體網狀的晶體所組成的立體網狀的晶體。最小的環狀結構是由最小的環狀結構是由6個個Si原子和原子和6個個O原子組成的原子組成的12元環。元環。1mol SiO2中含中含4mol SiO鍵鍵解釋：結構相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長解釋：結構相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點越高越短，鍵能越大，晶體熔

8、點越高金剛石金剛石 碳化硅碳化硅 晶體硅晶體硅交流與研討交流與研討1 1、怎樣從原子結構角度理解金剛石、硅和鍺、怎樣從原子結構角度理解金剛石、硅和鍺的熔點和硬度依次下降？的熔點和硬度依次下降？2 2、“具有共價鍵的晶體叫做原子晶體具有共價鍵的晶體叫做原子晶體”。這。這種說法對嗎？為什么？種說法對嗎？為什么？解釋：不對，分子晶體中通常也含有共價鍵，如解釋：不對，分子晶體中通常也含有共價鍵，如COCO2 2、O O2 2, ,某某些離子晶體中也含共價鍵，如些離子晶體中也含共價鍵，如NaOHNaOH、NHNH4 4ClCl 一種結晶形碳，有天然出產的礦物。鐵一種結晶形碳，有天然出產的礦物。鐵黑色至深

9、鋼灰色。質軟具滑膩感，可沾污手指黑色至深鋼灰色。質軟具滑膩感，可沾污手指成灰黑色。有金屬光澤。六方晶系，成葉片狀、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。密度鱗片狀和致密塊狀。密度2.25g/cm32.25g/cm3，化學性質，化學性質不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強熱不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤滑劑，可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤滑劑，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。 知識拓展石墨知識拓展石墨石石墨墨晶晶體體結結構構例、如右圖所示，例、如右圖所示，在石墨晶體的層狀在石墨晶體的層狀結構中

10、，結構中，每一層內每一層內由由6個碳原子通過個碳原子通過非極性鍵結合成的非極性鍵結合成的平面六邊形結構。平面六邊形結構。每一個碳原子與其每一個碳原子與其它它3個碳原子等距個碳原子等距離緊鄰，即每個碳離緊鄰，即每個碳原子為原子為3個六邊形個六邊形共用共用每一個最小的每一個最小的碳環完全擁有碳原碳環完全擁有碳原子數為子數為_，每個，每個C完全擁有完全擁有CC數為數為_石墨中石墨中CC夾夾角為角為120， CC鍵長為鍵長為 1.421010 m層間距 3.35 1010 m21.5v1 1、石墨為什么很軟？、石墨為什么很軟？v2 2、石墨的熔沸點為什么很高（高于金剛石）？、石墨的熔沸點為什么很高（高

11、于金剛石）？石墨為層狀結構，各層之間是范德華力結合，石墨為層狀結構，各層之間是范德華力結合，容易滑動，所以石墨很軟。容易滑動，所以石墨很軟。石墨各層均為平面網狀結構，碳原子之間存石墨各層均為平面網狀結構，碳原子之間存在很強的共價鍵（大在很強的共價鍵（大鍵）鍵），故熔沸點很高。，故熔沸點很高。石墨中微粒間的作用：石墨中微粒間的作用： 碳原子間存在共價鍵，層與層之間存在范德華力碳原子間存在共價鍵，層與層之間存在范德華力石墨屬于哪類晶體？石墨屬于哪類晶體？石墨為混合鍵型晶體石墨為混合鍵型晶體石墨能導電的原因： 這是因為石墨晶體中存在自由電子，可這是因為石墨晶體中存在自由電子，可以在整個碳原子的平面上運動，但是電子以在整個碳原子的平面上運動，但是電子不能從一個平面跳躍到另一個平面，所以不能從一個平面跳躍到另一個平面，所以石墨能導電，并且沿層的平行方向導電性石墨能導電，并且沿層的平行方向導電性強。這也是晶體各向異性的表現。強。這也是晶體各向異性的表現。1.在硼酸在硼酸B(OH)3分子中，分子中，B原子與原子與3個羥基相個羥基相連，其晶體具有與石墨相似的層狀結構。則分連，其晶體具有與石墨相似的層狀結構。則分子中子中B原子雜化軌道的類型及同層分子間的主原子雜化軌道的類型及同層分子間的主要作用力分別是要作用力分別是:ASP，范德華力，范德華力Bsp2，范德華力，范德華力 Csp2，