文档介绍：原子晶体
石墨的晶体结构
石墨晶体是层状结构,在每一层内,碳原子排成六边形,每个碳原子都与其他3个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。像石墨这样的晶体一般称为过渡型晶体或混合型晶体。
(1)层状结构,最小碳环为平面正六边形,即为六元环(在同一平面上)。
(2)每个碳原子为3个六元环所共有,每个C-C键为2个六元环所共有。
(3)每个六元环中平均含有碳原子
=6×1/3=2
每个六元环中平均含有C-C键
=6×1/2=3
即碳原子数:C-C键键数
=2:3
小结:
金刚石与石墨的比较
比较内容
金刚石
石墨
晶体形状
晶体中的成键作用力
最小碳环和个数
碳原子成键数
每个环节键的平均数与计算方法
每个环节原子的平均数与计算方法
正四面体空间网状
正六边形平面层状
共价键
共价键与范德华力
6个原子不同面
6个原子同面
4
3
6×1/6=1
6×1/2=3
6×1/12=1/2
6×1/3=2
仔细观察左边的示意图后,回答下列问题:金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,哪种更高一些?
×10-10m
×10-10m
教科书 P47
晶体硅(Si) 、金刚沙(SiC)都是与金刚石相似的原子晶体,请根据表3-6中数据分析其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系。
键长: C—C < C–Si < Si—Si
键能:C—C > C–Si > Si—Si
所以熔点、硬度: 金刚石>SiC>Si
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,硬度越大。
原子晶体的物理特性
在原子晶体中,由于原子间以较强的共价键相结合,而且形成空间立体网状结构,所以原子晶体的
熔点和沸点高
硬度大
一般不导电
且难溶于一些常见的溶剂
常见的原子晶体
某些非金属单质:
金刚石(C)、晶体硅(Si)、晶体硼(B)等
某些非金属化合物:
碳化硅(SiC)晶体、氮化硼(BN)晶体
某些氧化物:
二氧化硅( SiO2)晶体、Al2O3晶体
晶体类型
离子晶体
金属晶体
原子晶体
离子键
金属键
共价键
金属阳离子和自由电子
原子
少数很高或很低
NaCl、CsCl
微粒
结合力
熔沸点
典型实例
三种晶体的比较
金刚石
Cu 、A l
很高
较高
离子
解释:结构相似的原子晶体,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体熔点越高
金刚石>硅>锗
1. 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?
2.“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗?为什么?