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共价晶体 分子晶体
第3章 不同聚集状态的物质与性质
1.了解几种典型共价晶体、分子晶体的晶胞结构；
2.认识共价晶体、分子晶体的物理性质与晶体结构的关系。
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？
sp3
在金刚石晶体里中心碳以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心。
共价键键具有方向性和饱和性
金刚石的晶胞示意图
顶点
体内
面心
一、共价晶体
概念：
相邻原子间以共价键结合而形成空间网状结构的晶体。
组成的粒子：原子
粒子间的作用力：原子间以较强的共价键相结合。
常见的共价晶体
（1）硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）和灰锡（Sn）
（2）金刚砂（SiC）、氮化硅（Si3N4）和二氧化硅（SiO2）
（3）极少数金属氧化物，如刚玉(Al2O3)
几种共价晶体的结构
晶胞的碳原子数：
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
金刚石的晶胞示意图
顶点
体内
面心
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。
晶胞的原子数：
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
C原子数：4
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。
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。
从碳到硅，核电荷数增大，电子层数增多，原子半径增大，C—C、C—Si、Si—Si的键长依次增大，键能依次减小，所以，金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点和硬度依次下降。
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。
没有
4
正四面体
1 : 2
2
③.最小环上有_____个原子(____个Si和____个O)。
②.1molSiO2晶体中含_____molSi-O键。
4
12
6
6
金刚石 碳化硅 二氧化硅
晶胞
中心原子 杂化类型
1 mol物质中化学键物质的量
sp3
sp3
sp3
2 mol
C—C键
4 mol
C—Si键
4 mol
Si—O键
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
AB
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，1molSiO2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．1mol金刚石中含有4NA个C-C键(NA表示阿伏加德罗常数的值)
C
3、下表是某些共价晶体的熔点和硬度，下列叙述正确的是（ ）
共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗
熔点/℃ 3900 3000 2700 1710 1410 1211
莫氏硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6
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
C
二、分子晶体
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
碘晶体
干冰晶体
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
所有非金属氢化物：水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷
部分非金属氧化物：CO2、P4O6、P4O10、SO2
所有的酸(而强碱和多数盐则是离子晶体)
绝大多数有机物的晶体
二、分子晶体
二、分子晶体
分子之间通过分子间作用力结合形成的晶体
干冰
(CO2)
碘
(I2)
冰
(H2O)
只有范德华力
主要是氢键
无方向性、饱和性
有方向性、饱和性
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 ）
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
分子晶体物理性质：
熔沸点低、硬度小
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
D
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
C
3.下列属于分子晶体的一组物质是( )
A.CaO、NO、CO B.CCl4、H2O、He
C.CO2、SO2、NaCl D.CH4、O2、Na2O
B
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
B

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