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第三章
第二节 分子晶体与共价晶体
0
第2课时
新课引入
熔点/℃ 沸点/℃
-56.2 -78.5
熔点/℃ 沸点/℃
1723 2230
干冰（CO2）
二氧化硅（SiO2）
同为第四主族元素的氧化物，两种晶体的熔沸点却相差很大，这是为什么呢？
构成
粒子
分子
原子
共价键
分子间
作用力
分子晶体

粒子间的
相互作用
熔点低
熔点高
二、共价晶体
碳原子
共价键
构成粒子：
原子
共价键
粒子间相互作用：
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
1.概念：
除了金刚石，还有哪些物质属于共价晶体呢？
想一想
用Si代替C原子形成的是什么晶体？
如果Si原子间插入O原子呢？
想一想
180
109 28
Si
O
共价键
二氧化硅晶体结构示意图
二、共价晶体
2、常见的共价晶体（P82）
某些单质：
金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)、灰锡等
某些非金属化合物：
碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体、Si3N4
某些氧化物：
二氧化硅（ SiO２）晶体
思考
109°28'
C—C键 键长(pm) 键能 (kJ/mol) 熔点(℃) 硬度
154
347.7
＞3500
天然最大
很高
很短
很大
熔点高，硬度大，不导电
——影响共价晶体物理性质的主要因素
共价键
键长越短，键能越大
金刚石晶体的熔沸点、硬度都有什么特点呢
二、共价晶体
（1）三高
高熔点 高沸点 高硬度
（2）一般不导电，但晶体硅、锗是半导体
（3）熔沸点变化规律：取决于共价键的强弱
原子半径越小
晶体熔沸点越高
键长越短
键能越大
（4）难溶于一般的溶剂
3、物理性质
思考与讨论
1）怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？
共价晶体 金刚石 硅 锗
熔点/℃ ＞3 500 1 410 1 211
硬度* 10 6.5 6.0
同属于共价晶体，熔点和硬度都很高
C、Si、Ge原子半径依次递增，
C-C、Si-Si、Ge-Ge键长依次递增，键能减小
思考与讨论
2）“具有共价键的晶体叫做共价晶体”，这种说法对么？为什么？
不对。
分子晶体中的CO2、H2O等大多数分子也有共价键
很多离子晶体，如NaOH、KNO3、NH4Cl等，在阴离子或阳离子内部也含有共价键
共价晶体：
具有共价键，构成粒子——原子
二、共价晶体
4.典型的共价晶体—金刚石
键能：347.7 kJ/mol（很大）
109 28 ，三维骨架
键长：154 pm（很短）
熔点很高：大于 3500 0C
硬度最大
结构决定性质
二、共价晶体
4.典型的共价晶体—金刚石
面心
顶点
体内
8 ×
8
1
= 1
6 ×
2
1
= 3
4
一个金刚石晶胞内含有 8个 碳原子
二、共价晶体
4.典型的共价晶体—金刚石
每个碳原子连接4个碳碳键，形成一个碳碳键需要2个碳原子，每个碳原子分摊的数目为1/2 mol
109 28
共价键
Q1.碳原子个数与C-C共价键个数之比是多少？
Q2.1mol金刚石可以形成多少个C-C共价键？
1 ：2
2NA
二、共价晶体
4.典型的共价晶体—金刚石
Q3.最小环上有多少个碳原子，是否在同一平面内？有几个原子共平面？
6个
不在同一平面
4个
二、共价晶体
4.典型的共价晶体—金刚石
Q4.每个碳原子可形成 个六元环,每个C-C键可以形成 个六元环？
12
6
Q5.每个六元环占 碳原子, 个C-C键？
0.5
1
二、共价晶体
4.典型的共价晶体—二氧化硅
晶体中Si、O原子个数比为_______
1∶2
Si
1
O
4
×
＝
2
二、共价晶体
4.典型的共价晶体—二氧化硅
1.Si原子与O原子个数比为：
1﹕(4×1／2)=1﹕2
2.Si原子个数与Si—O键数之比为：
1﹕4
3.SiO2晶体中，每个最小的环上有12个原子（6个Si和6个O）
二、共价晶体
对比
硅（Si）
二氧化硅（SiO2）
由共价键形成三维骨架结构，高硬度、高熔点
共同点：
不同点：
最小的环为6元环
最小的环为12元环
熔点：1415℃
熔点：1713℃
半径：Si > O
键长：Si-O＜Si-Si
键能：Si-O＞Si-Si
二、共价晶体
4.典型的共价晶体—二氧化硅
石英晶体中的硅氧四面体相连构成的螺旋链
二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α SiO2)。
黄沙、石英矿脉、花岗石中的白色晶体以及透明的水晶都是低温石英。
低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性。
以 SiO2 为原料制造的高科技产品：
单晶硅、硅芯片、硅太阳能电池、二氧化硅光导纤维；
4.典型的共价晶体
碳化硅
碳化硅（SiC）砂轮
俗名“金刚砂”，它具有类似金刚石的结构和性质，其空间结构中碳原子和硅原子相间排列，化学式为 SiC。
用途：功能陶瓷、高级耐火材料、磨料
氮化硅(Si3N4)
Si3N4晶体结构
以 Si3N4 为基础，用 Al 取代部分 Si，用 O 取代部分 N 而获得结构多样化的陶瓷，用于制作 LED 发光材料。
总结
比较物质的熔点的方法
共价
晶体
分子
晶体
有氢键
只有
范德华力
方 法
依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断
依据性质判断
判断
晶体的类型
键能越大
熔点越高
氢键的
数目多少
相对分子
质量大小
判断
键能的大小
判断
分子间的作用力
分子晶体与原子晶体
晶体 干冰 二氧化硅
熔点/℃ －78.5 1732
硬度 较软 硬而脆
组成和化学性质如此相似的干冰和石英晶体，其熔点和硬度等物理性质为何有如此大的差异？
干冰熔化克服的CO2分子间作用力，石英晶体熔化时克服的硅氧共价键，化学键的作用力远大于分子间作用力。
课堂小结
概念
金刚石
二氧化硅
性质
共价晶体中的粒子及粒子间的相互作用
　分子晶体与共价晶体
第2课时
共价晶体
常见共价晶体结构分析
随堂练习
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.金刚石和石墨的物理性质存在着较大差异，原因是( )
A．它们是由不同种元素构成的 B．他们各自的原子排列方式不同
C．它们具有不同的几何外形 D．石墨能导电而金刚石不能
B
4.美国《科学》杂志曾报道：在40GPa的高压下，用激光加热到1800K，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．该共价晶体易汽化，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
5.最近科学家成功制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为一种空间网状的无限伸展结构，下列对该晶体叙述错误的是
A．该晶体类型是原子晶体
B．晶体中碳原子数与C-O化学键数之比为1∶2
C．该化合物中碳原子采取sp3杂化
D．该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2
B
随堂练习

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