原子晶体的熔沸点越课件.ppt

1、灌南高级中学高二化学组 电子配对原理电子配对原理两原子各自提供两原子各自提供1个自旋方向相个自旋方向相反的电子彼此配反的电子彼此配对。对。两个原子轨道重叠部分越两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。牢固，分子越稳定。1 1、共价键的形成共价键的形成条件条件2 2、共价键的形成、共价键的形成本质本质重叠重叠相反相反未成对未成对 共用电子对共用电子对增增 加加降低降低 成键原子相互接近时，原子成键原子相互接近时，原子轨道发生轨道发生 ，自旋方向，自旋方向 的的 电子形成电子形成 ，两原子核间的电子密度两原子核

2、间的电子密度 ，体系的能量体系的能量 。3 3、共价键的特征、共价键的特征（1 1）具有饱和性）具有饱和性 在成键过程中在成键过程中,每种元素的原子有每种元素的原子有几个几个未成对电子未成对电子通常就只能形成通常就只能形成几个几个共价键共价键，所以在共价分子中每个原子，所以在共价分子中每个原子形成共价键数目是一定的。形成共价键数目是一定的。形成的共价键数形成的共价键数 未成对电子数未成对电子数（2 2）具有方向性）具有方向性pzzyyxNNzy氮分子中原子轨道重叠方式示意图氮分子中原子轨道重叠方式示意图（1）头碰头重叠）头碰头重叠键键相相互互靠靠拢拢H + H H:Hs s轨道轨道s s轨道轨

3、道S轨道和轨道和p轨道形成稳定共价键的几种重叠方式轨道形成稳定共价键的几种重叠方式1. 键和键和键键（1 1）键：键：X+s ss s+ 原子轨道以原子轨道以“头碰头头碰头”方式方式互相重叠导致电子在两核间出现的机会增大互相重叠导致电子在两核间出现的机会增大而形成的共价键而形成的共价键+-X Xp px xp px x+-+-+-+-+-形成形成键的电子称为键的电子称为电子电子p px xp px x+Cl + Cl Cl ClX+-p px xs s+-+-+例：例： H2 + Cl2 = 2HClH + Cl H Clpx s（2 2）键：键： 原子轨道以原子轨道以“肩并肩肩并肩”方式方式

4、相互重叠导致电子在核间出现的概率增大相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键而形成的共价键+| |X Xp pZ Zp pZ Z+| |+| |+| |+| |+| |+| |+| |Z ZZ Z键的类型键的类型键的类型键的类型ss(键键)pxpx (键键)spx (键键)pzpz (键键)pypy (键键)小结：小结： 键与键与键键的比较的比较 键键 键键 重叠方式重叠方式与单键、双键、与单键、双键、三键的关系三键的关系 牢固程度牢固程度“头碰头头碰头”重叠重叠肩并肩重叠肩并肩重叠单键是单键是键，双键、键，双键、三键中只有一个是三键中只有一个是键键单键不可能是单键不可能是键，键，双

5、键中有一个、三键双键中有一个、三键中有两个是中有两个是键键重叠程度较大，重叠程度较大，比较牢固比较牢固重叠程度较小，重叠程度较小，较易断裂较易断裂有机物中的共价键有机物中的共价键1、C H 是是键。键。2、CC 是是键。键。3、C=C 一个一个键，一个键，一个键。键。4、 C 一个一个键，两个键，两个键。键。乙烯、乙炔分子中乙烯、乙炔分子中C-C 键比较稳键比较稳定不容易断裂，定不容易断裂， 键比较容易断裂。键比较容易断裂。73在水溶液中，在水溶液中，NH3能与能与H+结合生成结合生成NH4请用电子式表示和形成请用电子式表示和形成NH的过程的过程并讨论并讨论NH和和H是如何形成是如何形成NH4

6、+的的 教科书教科书 P44 氨分子中，氮原子和氢原子通过什么键结合？氨分子中，氮原子和氢原子通过什么键结合？ 极性共价键极性共价键 写出氨分子的电子式和结构式。写出氨分子的电子式和结构式。 H N H H HN H H 写出氨与盐酸反应的化学方程式和离子方程式。写出氨与盐酸反应的化学方程式和离子方程式。 NH3 + HCl = NH4Cl NH3 + H+ = NH4+ 氨分子中各原子均达稳定结构，为什么还氨分子中各原子均达稳定结构，为什么还能与氢离子结合？能与氢离子结合？ H N H H H+ 氮原子有孤对电子，氢离子有空轨道。氮原子有孤对电子，氢离子有空轨道。 H N H H H 或或H

7、N HH H 共用电子对全部由氮原子提供。共用电子对全部由氮原子提供。配 位 键 由一个原子提供孤对电子，另一个原子提由一个原子提供孤对电子，另一个原子提供空轨道形成的共价键称配位键。供空轨道形成的共价键称配位键。氨根离子与水合氢离子等是通过配位键形成的。氨根离子与水合氢离子等是通过配位键形成的。H H O H+H H O H 配位键用配位键用“”表示，箭头指向接受表示，箭头指向接受孤对电子的原子。孤对电子的原子。如：如： H HH N HH N H+ + H H铵根离子中的四个氮铵根离子中的四个氮氢键完全一样氢键完全一样(键长、键长、键能相同键能相同)一一. . 原子晶体原子晶体相邻相邻 间

8、通过间通过 结合而结合而成的具有成的具有 结构的晶体结构的晶体2 2、组成微粒、组成微粒: :3 3、微粒间作用力、微粒间作用力: :知识回顾知识回顾1 1、定义：、定义：共价键共价键空间网状空间网状原子原子原子原子共价键共价键4 4、 原子晶体的特点原子晶体的特点、晶体中、晶体中 单个分子存在；化学式只单个分子存在；化学式只代表代表 。没没 有有原子个数之比原子个数之比、熔、沸点、熔、沸点 ；硬度；硬度 ； 溶溶于一般溶剂；于一般溶剂； 导电。导电。很很 高高很很 大大难难不不5 5、 影响原子晶体熔沸点、硬度大小的因素：影响原子晶体熔沸点、硬度大小的因素：共价键的强弱共价键的强弱键长的大小

9、键长的大小 一般键长越小，键能越一般键长越小，键能越 ，原子，原子晶体的熔沸点越晶体的熔沸点越 ，硬度越，硬度越 。大大高高大大原子晶体原子晶体金刚石晶金刚石晶胞胞10928 共价键共价键金刚石的晶体结构金刚石的晶体结构金刚石晶胞金刚石晶胞正四面体正四面体金刚石金刚石 的晶体结构模型的晶体结构模型最小环为六元环最小环为六元环在金刚石晶胞中占有在金刚石晶胞中占有的碳原子数的碳原子数: :8 81/8+61/8+61/2+4=81/2+4=81 1在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有个个2 2在金刚石晶体中每个碳原子形成在金刚石晶体中每个碳原子形成共

10、价键共价键3.3.在金刚石晶体中最小碳环由在金刚石晶体中最小碳环由碳原子来组成碳原子来组成4.4.每个碳原子可形成每个碳原子可形成个六元环个六元环, ,每个每个C-CC-C键可以键可以形成形成个六元环。个六元环。 5 5在金刚石晶体中碳原子个数与在金刚石晶体中碳原子个数与CC共价键个数之共价键个数之比是比是.在金刚石晶胞中占有的碳原子数在金刚石晶胞中占有的碳原子数4个个1 26个个48个个12小结：小结：10928 SiO共价键共价键二氧化硅的晶体结构二氧化硅的晶体结构1. 在在晶体中，每个硅原子与晶体中，每个硅原子与 个氧原子个氧原子结合；每个氧原子与结合；每个氧原子与 个硅原子结合；在个硅

11、原子结合；在晶体中硅原子与氧原子个数之比是晶体中硅原子与氧原子个数之比是 。2. 在在晶体中，每个硅原子形成晶体中，每个硅原子形成 个共个共价键；每个氧原子形成价键；每个氧原子形成 个共价键；个共价键；3. 在在晶体中，最小环为晶体中，最小环为 元环。元环。21：24421：41：2124.4.每个十二元环中平均含有硅原子每个十二元环中平均含有硅原子 =6=61/12=1/21/12=1/2 硅原子个数与硅原子个数与共价键个数之是共价键个数之是 ；氧原子个数与氧原子个数与共价键个数之比是共价键个数之比是 。每个十二元环中平均含有每个十二元环中平均含有键键=12=121/6=21/6=2 小结：

12、小结：石墨的晶体结构模型石墨的晶体结构模型石墨的晶体结构石墨的晶体结构 石墨晶体是石墨晶体是层状结构层状结构，在每一层内，碳原，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子都与其他子排成六边形，每个碳原子都与其他3个个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构。在层与层之间，是以分子间作用力相构。在层与层之间，是以分子间作用力相结合的。由于同一层的碳原子间以较强的结合的。由于同一层的碳原子间以较强的共价键结合，使石墨的熔点很高。但由于共价键结合，使石墨的熔点很高。但由于层与层之间的分子间作用力较弱，容易滑层与层之间的分子间作用力较弱，容易滑动，使石墨的硬度很小。像石

13、墨这样的晶动，使石墨的硬度很小。像石墨这样的晶体一般称为体一般称为过渡型晶体或混合型晶体过渡型晶体或混合型晶体。 (1)(1)层状结构层状结构, ,最小碳环为平面正六边形最小碳环为平面正六边形, ,即为六即为六元环元环( (在同一平面上在同一平面上) )。 (2)(2)每个碳原子为每个碳原子为3 3个六元环所共有个六元环所共有, ,每个每个C-CC-C键为键为2 2个六元环所共有。个六元环所共有。 (3)(3)每个六元环中平均含有碳原子每个六元环中平均含有碳原子=6=61/3=21/3=2 每个六元环中平均含有每个六元环中平均含有C-CC-C键键 =6=61/2=31/2=3 即碳原子数即碳原

14、子数:C-C:C-C键键数键键数 =2:3 =2:3 小结：小结：金刚石与石墨的比较金刚石与石墨的比较比较内容比较内容金刚石金刚石石墨石墨晶体形状晶体形状晶体中的成键作用晶体中的成键作用力力最小碳环和个数最小碳环和个数碳原子成键数碳原子成键数每个环节键的平均每个环节键的平均数与计算方法数与计算方法每个环节原子的平每个环节原子的平均数与计算方法均数与计算方法正四面体空间网正四面体空间网状状正六边形平面层正六边形平面层状状共价键共价键共价键与范德华力共价键与范德华力6 6个原子不同面个原子不同面6 6个原子同面个原子同面4 43 36 61/6=11/6=16 61/2=31/2=36 61/12

15、=1/21/12=1/26 61/3=21/3=2 仔细观察左边的示意图后，回答下列问题：仔细观察左边的示意图后，回答下列问题：金金刚石与石墨的熔点均很高，那么二者熔点刚石与石墨的熔点均很高，那么二者熔点是否相同？为什么？若不相同，哪种更高是否相同？为什么？若不相同，哪种更高一些？一些？1.5510-10m1.4210-10m教科书教科书 P47 晶体硅（晶体硅（SiSi） 、金刚沙（、金刚沙（SiCSiC）都是与金刚石）都是与金刚石相似的原子晶体，请根据表相似的原子晶体，请根据表3-63-6中数据分析其熔点、中数据分析其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系硬度的大小与其结构之间的关系。键长键长

16、: CC CSi SiSi: CC CSi CSi SiSiCC CSi SiSi所以熔点所以熔点、硬度硬度: 金刚石金刚石SiCSi 结构相似的原子晶体，成键的原子半径越小，键结构相似的原子晶体，成键的原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高长越短，键能越大，晶体熔点越高,硬度越大。硬度越大。 原子晶体的物理特性原子晶体的物理特性 在原子晶体中，由于原子在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体的构，所以原子晶体的 熔点和沸点高熔点和沸点高 硬度大硬度大 一般不导电一般不导电 且难溶于一些常见的溶剂

17、且难溶于一些常见的溶剂常见的原子晶体常见的原子晶体 某些非金属单质：某些非金属单质： 金刚石（金刚石（C）、晶体硅）、晶体硅(Si)、晶体硼（、晶体硼（B）等）等 某些非金属化合物：某些非金属化合物： 碳化硅（碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（）晶体、氮化硼（BN）晶体）晶体 某些氧化物：某些氧化物： 二氧化硅（二氧化硅（ SiO2）晶体）晶体晶体类型晶体类型离子晶体离子晶体金属金属晶体晶体原子晶体原子晶体离子键金属键金属键共价键金属阳离金属阳离子和自由子和自由电子电子原子少数很高少数很高或很低或很低NaCl、CsCl微粒微粒结合力结合力熔沸点熔沸点典型实例典型实例三种晶体的比较三种晶体的比较金刚

18、石Cu 、A l很高较高离子解释：结构相似的原子晶体，原子半径越解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高金刚石硅锗金刚石硅锗1. 怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？锗的熔点和硬度依次下降？2.“具有共价键的晶体叫做原子晶体具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这。这种说法对吗？为什么？种说法对吗？为什么？1. 2003年美国年美国科学科学杂志报道：在超高压下，杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将科学家用激光器将CO2加热到加热到1800K，成功制，成功制得了类似石英的得了类

19、似石英的CO2原子晶体。下列关于原子晶体。下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是晶体的叙述中不正确的是( ) A. 晶体中晶体中C、O原子个数比为原子个数比为1 2 B. 该晶体的熔点、沸点高、硬度大该晶体的熔点、沸点高、硬度大 C. 晶体中晶体中COC键角为键角为180 D. 晶体中晶体中C、O原子最外层都满足原子最外层都满足8电子结构电子结构 练练 习习2. 氮化硅是一种新合成的材料，它是一种超氮化硅是一种新合成的材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的作用力与氮化硅熔化所克服的微时，所克服的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间

20、的作用力都相同的是粒间的作用力都相同的是 ( )A. 硝石和金刚石硝石和金刚石 B. 晶体硅和水晶晶体硅和水晶C. 冰和干冰冰和干冰 D. 萘和蒽萘和蒽 练练 习习3. 碳化硅（碳化硅（SiC）具有类似金刚石的结构，）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体三种晶体金刚石金刚石晶体硅晶体硅碳化硅中，它们碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是的熔点从高到低的顺序是 （ ） A. B. C. D. 练练 习习4.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用

21、高纯硅与纯氮在、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300反应获得。反应获得。(1)氮化硅晶体属于氮化硅晶体属于_晶体。晶体。(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且且N原子和原子和N原子，原子，Si原子与原子与Si原子不直接相连，同时原子不直接相连，同时每个原子都满足每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式式_.(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应

22、的化学方程式为式为_. 练练 习习强热强热5.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据金刚石金刚石晶体硅晶体硅晶体硼晶体硼熔点熔点382316832573沸点沸点510026282823硬度硬度107.09.5 晶体硼的晶体类型属于晶体硼的晶体类型属于_晶体，理由是晶体，理由是_。 已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有各有1个个B原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由_个硼原子构成。其中个硼原子构成。其中BB键的键角为键的键角为_。共含有。共含有_个个BB 练练 习习