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3. 原子晶体的性质

晶体结构与性质 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 原子晶体是由原子通过共价键按一定空间结构无限延伸形成的空间网状结构的晶体。

从哪来 本知识点建立在“1. 共价键的形成”之上。理解原子晶体性质的核心,在于理解原子间通过共用电子对形成的强相互作用力(共价键)如何决定了晶体的整体物理性质。

为什么 原子晶体的性质由其微观结构决定: 1. 硬度大、熔沸点高:因为构成晶体的微粒是原子,微粒间的作用力是共价键。共价键的键能通常远大于分子晶体中的范德华力或氢键。破坏晶体需要断裂大量的共价键,因此需要消耗巨大的能量,表现为高熔点和极高硬度。 2. 不导电:在原子晶体中,每个原子的价电子都参与形成共价键,被牢牢束缚在原子核之间,没有自由移动的电子或离子,因此固态和熔融态通常都不导电(如金刚石)。 3. 难溶于常见溶剂:因为“相似相溶”原理,极性溶剂难以破坏非极性或弱极性的共价键网络,且溶剂分子无法进入紧密的原子网络中。

类比法:钢筋水泥 vs 乐高积木** **适合学生
形象思维强、对抽象微观结构理解困难的学生。 讲解: 把分子晶体比作“乐高积木”,积木块(分子)之间靠摩擦力(范德华力)粘在一起,轻轻一推就散架,所以熔沸点低,容易变形。 把原子晶体比作“钢筋混凝土建筑”,每一根钢筋(原子)都通过焊接(共价键)死死焊在一起,形成一个巨大的整体。你想把它拆散,必须用切割机(高温/高能)把钢筋一根根切断,所以它极难熔化,硬度极高。
数据对比法:键能与熔点的定量关系** **适合学生
逻辑性强、喜欢数据支撑和理性分析的学生。 讲解: 列出数据对比: - 冰(分子晶体,氢键):熔点 0°C,键能/作用力较弱。 - 干冰(分子晶体,范德华力):升华点 -78.5°C,作用力极弱。 - 金刚石(原子晶体,C-C共价键):熔点 >3550°C,C-C键能约 346 kJ/mol。 - 二氧化硅(原子晶体,Si-O共价键):熔点 1710°C,Si-O键能约 452 kJ/mol。 结论:微粒间作用力越强(共价键 > 氢键 > 范德华力),破坏晶体所需的能量越高,宏观性质越稳定。
结构决定性质法:从微观到宏观的逻辑链** **适合学生
基础扎实、擅长构建知识网络的学生。 讲解: 构建逻辑链条: 1. 微观构成:原子(金刚石中是C,石英中是Si和O)。 2. 结合方式:共价键(方向性、饱和性,形成空间网状)。 3. 宏观表现: - 键能大 → 熔沸点高、硬度大。 - 无自由电子/离子 → 不导电。 - 空间网状结构致密 → 难溶解。 强调:这是“结构决定性质”这一化学核心思想的典型体现。
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练一道
基础题
判断下列物质中,属于原子晶体的是( ) A. 干冰 (CO₂) B. 金刚石 (C) C. 氯化钠 (NaCl) D. 冰 (H₂O)
变式
已知金刚石和晶体硅都是原子晶体,且C-C键能大于Si-Si键能。请解释为什么金刚石的硬度大于晶体硅,且金刚石的熔点高于晶体硅。
试试手自己判
检测题
下列叙述中,能证明某物质是原子晶体的是( ) A. 该物质熔点很高,硬度很大 B. 该物质在熔融状态下能导电 C. 该物质由非金属元素组成,且熔点很高 D. 该物质由原子构成,原子间以共价键结合形成空间网状结构
看答案和判分标准
答案:D
判对标准:
- 选A:错误。离子晶体(如MgO)也可能熔点高、硬度大。
- 选B:错误。原子晶体熔融态通常不导电(无自由离子/电子),而离子晶体熔融态导电。
- 选C:错误。非金属元素组成的物质也可能是分子晶体(如P₄),且分子晶体熔点通常不高,但此选项表述不严谨,且“非金属组成”不是原子晶体的充分条件(如S₈)。
- 选D:正确。这是原子晶体的本质定义:微粒是原子,作用力是共价键,结构是空间网状。
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