学案：共价晶体

第三章  第二节  第二课时 共价晶体

二、共价晶体

1.概念：相邻原子间以              相结合形成共价键三维骨架结构(空间立体网状)的晶体，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。

★注意：共价晶体中没有单个的分子，故共价晶体没有分子式，只有化学式。

2.结构特点

①构成微粒：________；②微粒间的作用力：_________；③熔化时破坏的作用力：________。

【判断】有共价键的晶体是共价晶体      （  ）

       构成微粒为原子的晶体是共价晶体 （  ）

3.常见的共价晶体

(1)某些单质，如                                                                   ；

(2)某些非金属化合物，如                                                          ；

(3)极少数金属氧化物，刚玉(α­Al₂O₃)

4.典型的共价晶体

(1)金刚石

结构：①在晶体中每个碳原子以     个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成正四面体结构，这些正四面体向空间发展，彼此联结形成三维骨架结构；

②晶体中碳原子采取了     杂化，键角夹角为              ；

③晶体中最小环由     个碳原子组成，且不在同一平面内；

④晶体中C原子个数与C—C键数之比为         ，故1 mol金刚石晶体中含有      mol C—C键；

⑤金刚石晶胞呈立方体形， 8个C在顶点，6个C在面心， 4个C在体内，故每个晶胞实际拥有     个C原子；

⑥金刚石里的C—C键的键长很   ，键能很   ，这一结构使金刚石在所有已知的自然晶体中     最大，而且     也很高。

用途：制造钻头、金属切割刀具

(2)晶体硅（与金刚石类似）

以硅原子代替金刚石中的碳原子，便可得到晶体硅的结构，1 mol晶体硅中含有_____mol Si—Si键。

(3)二氧化硅(SiO₂)

①二氧化硅的结构：SiO₂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(α­SiO₂)。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，这一结构决定了它具有手性，被广泛用作压电材料，如制作石英手表。

②二氧化硅的晶胞

a.最小环上有     个原子，其中有     个Si原子，     个O原子；

b.每个硅原子都采取     杂化，每个Si原子与     个O原子结合，Si在正四面体的中心，O在正四面体的顶点，每个O原子与     个Si原子结合，即每个O原子为两个正四面体共用，正四面体内O－Si－O夹角为        ，硅、氧原子个数比为        (化学式是SiO₂的原因)；

c.Si与Si—O共价键之比为        ，1 mol SiO₂晶体中含        mol Si—O键；

d.用途：                                                                                。

(4)金刚砂(SiC)

金刚砂(SiC)与金刚石具有相似的晶体结构(BN晶胞也与金刚石晶胞相似)，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合，1 mol金刚砂中含有        mol C—Si键。

a.碳、硅原子都采取      杂化，C—Si键角为             ；        

b.每个硅(碳)原子与周围紧邻的4个碳(硅)原子以共价键结合成           结构，向空间伸展形成空间网状结构；

c.最小碳环由6个原子(3个C原子和3个Si原子)组成，且        同一平面内；

d.每个SiC晶胞中含有      个C原子和     个Si原子；

*e.若Si与C最近距离为d，则边长(a)与最近距离(d)的关系：             。

5.物理性质

(1)熔沸点：熔点和沸点都很    ，共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化和汽化就要克服共价键作用，需要很多的能量。因此，共价晶体一般都具有很高的熔点和沸点。

*熔沸点比较规律：结构相似的共价晶体，原子半径越   ，键长越    ，键能越     ，共价键越     ，晶体的熔沸点越高。

(2)硬度：硬度很    ，如：       是天然存在的最硬的物质。

(3)导电性：一般不导电，但晶体硅和锗是         。

(4)溶解性：    溶于一些常见的溶剂。

【思考】从原子结构角度解释金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点，硬度逐渐降低的原因？