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共价晶体
回忆分子晶体有哪些性质？
熔点和沸点较低
硬度较小
物质 熔点/℃ 沸点/℃
CO2 -56.2 -78.5
SiO2 1723 2230
SiO2是分子晶体吗，
为什么
为什么CO2与SiO2的熔沸点相差这么多
结构决定性质
分子晶体
共价晶体
常见的共价晶体
一、共价晶体的概念、构成、作用力
1. 概念：所有原子都以共价键相互结合形成三维的立体网状结构的晶体
2. 构成粒子：原子
3. 粒子间作用力：共价键
共价晶体的微观空间里没有分子
二、典型共价晶体的结构分析
金刚石
金刚石晶胞中含有几个碳原子
金刚石的晶胞
顶角位置：
面上位置：
体内位置：
1+3+4 = 8
金刚石晶胞含有的碳原子数 =
二、典型共价晶体的结构分析
金刚石
金刚石的晶胞
二、典型共价晶体的结构分析
金刚石的晶胞
一个碳原子形成 4 个共价键
只占一半
2NA
金刚石中，1mol C 形成的共价键数目是多少？
二、典型共价晶体的结构分析
二氧化硅
109 28
Si
O
共价键
01
02
03
在SiO2晶体中，每个硅原子与 个氧原子结合；每个氧原子与 个硅原子结合；
在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是 。
2
1：2
4
②在SiO2 晶体中，每个硅原子形成 个共价键；
每个氧原子形成 个共价键；
4
2
③ 在SiO2 晶体中，最小环为 元环。
12
二、典型共价晶体的结构分析
二氧化硅
二、典型共价晶体的结构分析
二氧化硅
二氧化硅有多种结构，最常见的是低温石英（α-SiO2）
低温石英的结构中有顶角相连形成硅氧四面体螺旋上升的长链
这一结构决定了它具有手性
石英的左、右型晶体
二、典型共价晶体的结构分析
二氧化硅
用途：
制作水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅石电池、芯片、光导纤维
三、常见的共价晶体
①某些单质
如硼（B）
硅（Si）
锗（Ge）
锡（Sn）等
②某些非金属氧化物
如碳化硅(SiC)
二氧化硅(SiO2)
氮化硅(Si3N4)等
③极少数金属氧化物
如刚玉(ɑ-Al2O3)
三、常见的共价晶体
从金刚石结构的角度出发，思考金刚石熔点高，硬度大的原因。
金刚石的晶胞
C－C键参数 键长154pm 键能347.7kJ·mol－1
金刚石性质 熔点＞3 500℃，硬度大
根据下表数据，归纳共价晶体的性质特点，并加以解释
共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗
熔点/℃ ＞3500 3000 2700 1710 1410 1211
硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.1
硬度很大
一般不导电，但晶体硅、锗是半导体
难溶于一般的溶剂
较高的熔点
共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，
要使物质熔化就要克服共价键，需要很高的能量
四、共价晶体的物理性质
晶体类型 共价晶体 分子晶体
组成微粒
作用力
熔沸点
硬度
溶解性
导电性
原子
分子
共价键
分子间作用力
很大
较小
很大
较小
不溶于任何溶剂
部分溶于水
不导电，个别为半导体
固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电
小结
①依据组成晶体的粒子和
粒子间的作用力判断
② 依据晶体的熔点判断
方法与技巧
组成共价晶体的粒子是原子，粒子间的作用力是共价键；组成分子晶体的粒子是分子，粒子间的的作用力是分子间作用力。
共价晶体的熔沸点高，常在1000℃以上；分子晶体的熔、沸点低，常在数百摄氏度以下。
1. 判断共价晶体和分子晶体的方法
③依据物质的状态判断
方法与技巧
一般易挥发的物质呈固态时都属于分子晶体。
④依据物质的挥发性判断
一般常温常压下，呈气态或液态的单质与化合物，在固态时属于分子晶体。
1. 判断共价晶体和分子晶体的方法
2. 分子晶体、共价晶体的熔、沸点比较
不同类型的晶体熔、沸点
共价晶体 > 分子晶体
方法与技巧
同分异构体
支链
比较
分子极性
比较
范德华力
看是否含有氢键
有分子间氢键的熔沸点高
都有分子间氢键，看氢键的个数，个数越多熔沸点越高
组成和结构相似，相对分子质量越大，熔沸点越高
相对分子质量相近，分子极性越大，熔沸点越高。
同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。
同一类型的晶体熔、沸点
方法与技巧
分子晶体
二、共价晶体
① 晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。
② 若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。
一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。
同一类型的晶体熔、沸点
方法与技巧
共价晶体
二、共价晶体
原子半径：C键长：C-C < C-Si < Si-Si
键能：C-C < C-Si < Si-Si
熔点：金刚石 > 碳化硅 > 晶体硅
方法与技巧
比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点大小
键长越短，键能越大，共价键越稳定，熔、沸点越高。
1. 金刚石是典型的共价晶体，下列关于金刚石的说法中错误的是（ ）
A. 晶体中不存在独立的分子
B. 碳原子间以共价键相结合
C. 是自然界中硬度最大的物质
D. 化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应
D
2.美国《科学》杂志曾报道：在40 GPa的高压下，用激光加热到1 800 K，人们成功制得
了共价晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是（ ）
A.该共价晶体中含有极性键
B.该共价晶体易气化，可用作制冷材料
C.该共价晶体有很高的熔、沸点
D.该共价晶体的硬度大，可用作耐磨材料
B
3.下列关于SiO2晶体空间结构的叙述中正确的是（ ）
A.最小的环上，有3个硅原子和3个氧原子
B.最小的环上，硅原子数和氧原子数之比为1∶2
C.最小的环上，有6个硅原子和6个氧原子
D.存在四面体结构单元，O原子处于中心，Si原子处于4个顶角
C
4. 设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是（ ）
A. 28 g晶体硅中含有Si—Si的个数为2NA
B. 124 g白磷(P4)晶体中含有P—P的个数为4NA
C. 12 g金刚石中含有C—C的个数为4NA
D. SiO2晶体中1 mol硅原子可与氧原子形成2NA个共价键(Si—O)
A
5. 如图所示是某共价晶体A的空间结构片段，A与某物质B反应生成C，其实质是在每个A—A中插入
一个B原子，则C物质的化学式可能为（ ）
A.AB B.A5B4 C.AB2 D.A2B5
C
6.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据回答问题：
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/℃ ＞3 550 1 410 2 573
沸点/℃ 5 100 2 355 2 823
硬度 10 7.0 9.5
(1)晶体硼属于________晶体，理由是______________________________________。
(2)金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。
其结构如图所示，下列判断正确的是________(填字母)。
A. 金刚石中C—C的键角均为109°28′，所以金刚石和CH4的晶体类型相同
B. 金刚石的熔点高与C—C的键能无关
C. 金刚石中碳原子个数与C—C数之比为1∶2
D. 金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却
共价
晶体硼的熔、沸点高，硬度大
C
6.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据回答问题：
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/℃ ＞3 550 1 410 2 573
沸点/℃ 5 100 2 355 2 823
硬度 10 7.0 9.5
(3)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示)，该结构单元中有20个正三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个硼原子。通过观察图形及推算，得出此结构单元是由________个硼原子构成的，其中B—B的键角为__________，该结构单元共含有________个B—B。
60°
12
30

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