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课件网) 第3章不同聚集状态的物质与性质 第2节几种简单的晶体结构模型 第3课时共价晶体 学习目标 核心素养培养 1.了解共价晶体、结构特点及性质。 宏观辨识与微观探析 2.能描述金刚石、碳化硅、二氧化硅等共价晶体的结构与性质的关系 证据推理与模型认知 知识体系 铜、钠、镁等金属的晶体是由金属阳离子和自由电子之间通过金属键的作用形成的，由于金属键没有方向性和饱和性，因此金属晶体可以看成等径圆球的密堆积。 复习 回顾 离子晶体是由阴、阳离子通过离子键的作用形成的晶体。由于阴、阳离子的半径大小不同，离子晶体属于不等径圆球的堆积，其中较大的离子按照等径圆球的方式进行密堆积，较小的离子有序地填充在半径大的离子所形成的空隙中。 联想 质疑 共价晶体是由原子通过共价键结合形成的晶体，由于共价键键具有方向性和饱和性，晶体中，在一个原子周围的其它原子的数目是有限的，原子的堆积方向也是确定的，因此，共价晶体中的微粒堆积不服从紧密堆积原理。 金刚石的晶体就是由碳原子通过共价键的作用形成的共价晶体，组成金刚石的碳原子通过共价键形成了正四面体的构型。 自然界中的金刚石的形成经历了地壳运动的高温、高压的特殊环境。金刚石具有熔点高、不导电、硬度大的优良性质，这些性质是由金刚石的结构决定的，那么金刚石具有怎样的结构呢？ 1、金刚石晶体中碳原子轨道杂化方式？碳原子结合方式？ 观察 思考 观察金刚石的结构模型，思考下列问题： 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？ 4、常见的共价晶体有哪些？ 三.共价晶体 ⑴定义：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。 ⑶微粒间的作用： 原子间以较强的共价键相结合。共价键具有方向性和饱和性。共价晶体中的微粒堆积不服从紧密堆积原理。 ⑵构成微粒：构成共价晶体的微粒是原子。 1.共价晶体的概念 ⑷常见的共价晶体： 某些氧化物：二氧化硅（ SiO２）晶体等 某些单质：金刚石(C)、晶体硅(Si)、 晶体硼(B)、晶体锗(Ge)等 某些非金属化合物：碳化硅(SiC)晶体、氮化硼(BN)晶体等 2.几种典型的共价晶体 ⑴金刚石晶体 ①金刚石的晶体结构： ②晶胞的碳原子数： 在金刚石的晶胞中，碳原子分别位于立方体的8个顶点、6个面心、4个小立方体的体心上，这4个碳原子分别和周围的4个碳原子通过C—C共价键结合。 金刚石的晶胞 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 在晶体中每个碳以共价键键与相邻4个碳结合,无限延伸形成空间立体网状结构。碳原子以sp3杂化轨道与周围4个碳原子以共价键相结合,C—C键间的夹角为109028＇。每个最小的碳原子环上有6个碳原子。 ③金刚石的晶体中的原子成键情况： a b c d 思考：在金刚石晶体中每个碳原子被几个六元环共用？ 每个碳原子成4个碳碳键a、b、c、d，四个碳碳键中任选2个，有六种情况：ab、ac、ad、bc、bd、cd。 知识拓展： 每两个碳碳键被两个六元环公用，所以四个碳碳键被12个六元环共用。所以个碳原子被12个六元环共用。 A、 B、 C、 D、 E、 ④晶体中微粒的关系： 金刚石晶胞的参数(边长)为a，C半径为r 。 a 4r 8r 4r 立方体体对角线长度就是C—C键的键长2r的4倍。 所以2r＝ ， r＝ ⑤晶体中C的空间坐标(以晶胞参数(棱长)a为单位长度) (0,0,0) (0.5,0.5,0) (0,0.5,0.5) (0.5,0,0.5) (0.25,0.25,0.25) (2)碳化硅(SiC)晶体 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。 ①碳化硅(SiC)的晶体结构： ② ... ...
