資源簡介

(共94張PPT)
金屬晶體與離子晶體
學習目標
01
導電性 導熱性 延展性
金屬物理性質
02
金屬鍵：概念 特征 判斷 應用
金屬鍵 金屬晶體
03
概念 微粒 作用力 物理性質
離子晶體
04
過渡晶體：看離子鍵的百分數確定是
哪類晶體
混合型晶體：石墨
過渡晶體 混合型晶體
金屬的通性
熔點最高的金屬—鎢
硬度最大的金屬—鉻
你知道嗎？
號稱工業中"牙齒"
說說金屬在日常生活中有哪些應用？
生活中的化學
揚州金箔畫
金屬的物理通性
1
1
四通性
導電
2
導熱
3
延展性
延性：拉在細絲的性質
展性：壓成薄片的性質
4
金屬光澤
金屬為什么具有這些共同性質呢
金屬鍵 金屬晶體
銅晶體中，銅原子之間是靠什么力連接在一起的？
問題探究
銅晶體中，只有銅原子嗎？
金屬晶體的結構
問題探究
金屬晶體中
會不會有正、負微粒間的作用力？
1s22s22p33s23p63d104s1
思考﹒ 討論
請寫出銅原子的電子排布式
價電子脫落
遍布整塊晶體
“電子氣”
＋
＋
＋
＋
＋
金屬鍵
金屬
陽離子
自由
電子
金屬陽離子與自由電子之間的強烈的相互作用
金屬鍵
金屬鍵的本質
電子氣理論
由于金屬原子的最外層電子數較少，容易失去電子成為金屬離子，金屬脫落下來的價電子幾乎均勻分布在整個晶體中，像遍布整塊金屬的“電子氣”，從而把所有金屬原子維系在一起。這些電子又稱為自由電子。
金屬晶體的電子氣理論示意圖
2.1 金屬鍵
金屬鍵和金屬晶體
2
1
2
金屬離子和自由電子之間的較強作用
概念
金屬離子與自由電子
構成微粒
金屬的自由電子模型
1900年德魯德（drude）
電子氣理論
金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”。
這些電子不是專屬于某幾個特定的金屬離子，而是均勻分布于整個晶體中，被所有離子共用，從而把所有的金屬原子維系在一起，金屬原子則“浸泡”在“電子氣”的“海洋”中。
化學趣史
從中你能得到金屬鍵有何特性？
自由電子是否屬于哪一個離子？
思考﹒ 討論
2.1 金屬鍵
金屬鍵和金屬晶體
2
1
2
3
金屬離子和自由電子之間的較強作用
概念
金屬離子與自由電子
構成微粒
沒有方向性和飽和性
特性
你能應用金屬鍵理論來解釋金屬的導電性？
合作探究
通常情況下金屬內部電子的運動是不固定的，但在外加電場的作用下會定向移動形成電流。
2.1 金屬鍵
金屬鍵和金屬晶體
2
1
2
3
4
金屬離子和自由電子之間的較強作用
概念
金屬離子與自由電子
構成微粒
沒有方向性和飽和性
特性
解釋金屬物理通性
應用
導電性 導熱性 延展性
金屬原子、金屬離子和自由電子的作用
自由電子在外加電場的作用下發生定向移動
規律總結
導電物質 電解質 金屬晶體
導電時的狀態
導電粒子
導電時發生的變化
溫度升高導電能力
水溶液或熔融狀態下
晶體狀態
自由移動的離子
自由電子
電解質與金屬的導電
化學變化
物理變化
增強
減弱
比較思考
金屬電阻隨溫度的升高而增大
加熱時，金屬離子的振動加強，阻礙自由電子的運動，造成金屬的電阻隨溫度升高增大。
思考﹒ 運用
請你用金屬鍵理論來解釋金屬的導熱性？
+
+
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+
+
思考﹒ 運用
金屬易導熱，是自由電子運動時與金屬離子碰撞時，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬溫度。
導電性 導熱性 延展性
金屬原子、金屬離子和自由電子的作用
自由電子在外加電場的作用下發生定向移動
自由電子與金屬離子碰撞傳遞熱量
規律總結
+
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你能應用金屬鍵理論來解釋金屬的延展性？
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思考﹒ 運用
錯位
金屬晶體中由于金屬離子和自由電子間的相互作用沒有方向性,和原子層之間發生相對滑動以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發生形變也不易斷裂。
通性 金屬的延展性
“電子氣理論”解釋金屬的通性
在金屬晶體中，由于自由電子的“膠合”作用，當金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層就會發生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，而且彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，所以金屬有良好的延展性。
導電性 導熱性 延展性
金屬原子、金屬離子和自由電子的作用
自由電子在外加電場的作用下發生定向移動
自由電子與金屬離子碰撞傳遞熱量
金屬離子與自由電子作用沒有方向性，晶體中各原子層相對滑動仍保持相互作用
規律總結
試解釋鈉的熔沸點和硬度不如金屬鋁的原因。
考考你的智慧
＋
影響金屬鍵強弱的因素
金屬離子電荷數
金屬離子半徑
2.1 金屬鍵
金屬鍵和金屬晶體
2
1
2
3
4
5
金屬離子和自由電子之間的較強作用
概念
金屬離子與自由電子
構成微粒
沒有方向性和飽和性
特性
解釋金屬物理通性
應用
金屬離子的電荷數及半徑
強弱判斷
金屬鍵越強
熔點就相應越高，硬度也越大
同主族元素價電子數相同（陽離子所帶電荷數相同），從上到下，原子（離子）半徑依次增大，則單質中所形成金屬鍵依次減弱，故堿金屬元素的熔沸點隨原子序數的增大而遞減。
已知堿金屬元素的熔沸點隨原子序數的增大而遞減，試用金屬鍵理論加以解釋。
你學會了嗎？
金屬單質 熔點/℃
Li 180.5
Na 97.81
K 63.65
Rb 38.89
Cs 28.40
試用金屬鍵解釋Na、Mg、Al的熔點逐漸升高的原因。
原子半徑逐漸減小，價電子數逐漸增多，金屬鍵逐漸增強，熔點逐漸升高。
Na 鈉的熔點：97.8 ℃
Mg 鎂的熔點：650 ℃
Al 鋁的熔點：660.4 ℃
問題解決
2.2 金屬晶體
金屬鍵和金屬晶體
2
金屬離子和自由電子通過金屬鍵形成的晶體
下列生活中的問題，不能用金屬鍵解釋的是
A．用角制品做炊具
B．用金屬鋁制成導線
C．用鉑金做首飾
D． 鐵易生銹
看誰做得既準又快
金屬的下列性質與金屬鍵無關的是
A．金屬具有光澤
B．金屬易導電、傳熱
C．金屬具有較強的還原性
D． 金屬具有延展性
看我七十二變
離子晶體
Na
回顧練習
＋
用電子式表示氯化鈉的形成過程：
Cl
Na＋
Cl
－
離子晶體
3
1
陰陽離子按一定的方式有規律排列成的晶體
概念
1. 氯化鈉晶體中存在什么微粒？
2. 離子晶體中存在的微粒是什么？
觀察與思考
離子晶體
3
1
2
陰陽離子按一定的方式有規律排列成的晶體
概念
陰陽離子
構成微粒
1. 氯化鈉晶體中存在離子，為什么不導電？
2. 氯化鈉晶體在什么條件下能夠導電？
3. 氯化鈉晶體溶于水、熔化狀態下，破壞什么作用力？
觀察與思考
離子晶體
3
1
2
3
陰陽離子按一定的方式有規律排列成的晶體
概念
陰陽離子
構成微粒
離子鍵
微粒間作用力
晶體中離子不能自由移動!
問題探究
哪些物質可能為離子晶體
離子晶體
3
1
2
3
4
陰陽離子按一定的方式有規律排列成的晶體
概念
陰陽離子
構成微粒
離子鍵
微粒間作用力
強堿 活潑金屬氧化物 多數鹽
類別
晶體中離子不能自由移動!
NaOH KOH
CaO Al2O3 Na2O2
NaCl K2SO4
1. 指出模型中的鈉離子、氯離子。
2. 晶體中是否存在氯化鈉分子？
3. NaCl這一符號能否認為是氯化鈉的分子式？
觀察與思考
觀察與思考
氯化鈉晶體中有無單個的NaCl
離子晶體
3
1
2
3
4
5
陰陽離子按一定的方式有規律排列成的晶體
概念
陰陽離子
構成微粒
離子鍵
微粒間作用力
強堿 活潑金屬氧化物 多數鹽
類別
晶體中不存在分子
特征
晶體中離子不能自由移動!
氯化鈉晶體中不存在獨立的分子！
感受﹒ 理解
NaCl它表示什么含義？
NaCl是最簡式(化學式)
NaCl晶體中，Na＋與Cl－個數比為________
離子晶體
3
1
2
3
4
5
陰陽離子按一定的方式有規律排列成的晶體
概念
陰陽離子
構成微粒
離子鍵
微粒間作用力
強堿 活潑金屬氧化物 多數鹽
類別
晶體中不存在分子
特征
晶體中離子不能自由移動!
化學式表示陰陽離子個數比
每個鈉離子周圍吸引多少個氯離子，每個氯離子周圍吸引多少個鈉離子？
觀察與思考
NaCl的晶體結構示意圖
Cl-
Na+
孫先輝PPT
每個Na+同時吸引著6個Cl-，分別在前后左右上下的位置
鈉離子所處的環境
觀察與思考
孫先輝PPT
觀察與思考
每個Cl-同時吸引著6個Na+，分別在前后左右上下的位置
氯離子所處的環境
每個Na＋周圍等距緊鄰的Cl－有____個
每個Cl－周圍等距緊鄰的Na＋有____個
晶體中，Na＋與Cl－的個數比為_____
觀察與思考
幾種離子晶體的物理性質
晶體 氯化鈉 硫酸鉀 氧化鎂 氯化鋇
熔點/ ℃ 801 1 069 2 852 1 560
硬度 較硬 較硬 較硬 較硬
為何離子晶體的熔點較高？
思考﹒ 運用
離子晶體
3
1
2
3
4
5
陰陽離子按一定的方式有規律排列成的晶體
概念
陰陽離子
構成微粒
離子鍵
微粒間作用力
強堿 活潑金屬氧化物 多數鹽
類別
晶體中不存在分子
特征
6
高熔點、高沸點、高硬度
物理性質
晶體中離子不能自由移動!
化學式表示陰陽離子個數比
固體不導電
（熔融或水溶液導電)
感受﹒ 理解
離子晶體是否具有較好的延展性
施加外力
發生滑動
同種電荷相互排斥，使晶面裂開
離子晶體較脆，延展性較差
感受﹒ 理解
陰陽離子形成的物質，其熔點一定很高嗎？
問題探究
離子液體
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
一個Na＋周圍最近的Na＋有幾個？
深化理解
6個Cl－所圍成的空間幾何構型是_________。
深化理解
CsCl的晶體結構模型
---Cs+
---Cl-
CsCl的晶體結構示意圖
一個Cs＋周圍最近的Cl－有幾個？
一個Cl－周圍最近Cs＋的有幾個？
觀察與思考
問題探究
石墨是共價晶體嗎
過渡晶體與混合型晶體
H
Cl
Na＋
Cl
－
H
H
思考﹒ 討論
非極性鍵
極性鍵
離子鍵
電子對偏移
？
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
離子鍵的百分數 /% 62 50 41 33
幾種氧化物的化學鍵中離子鍵成分的百分數
過渡晶體
離子晶體
共價晶體
問題探究
100%
0%
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
離子鍵的百分數 /% 62 50 41 33
幾種氧化物的化學鍵中離子鍵成分的百分數
請同學們根據上表推測 P2O5、SO3、Cl2O7 的化學鍵中離子鍵成分的百分數變化趨勢。
P2O5、SO3、Cl2O7 的離子鍵的百分數應小于 33%，且呈逐漸減小的趨勢。
問題探究
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7
離子鍵的 百分數 /% 62 50 41 33 ＜ 33 幾種氧化物的化學鍵中離子鍵成分的百分數
請從元素電負性解釋這一變化趨勢產生的原因。
問題探究
形成化合物的元素之間的電負性相差越大，離子鍵百分數越高
第三周期元素從左到右，電負性逐漸增強，與氧元素的電負性的差值逐漸減小，氧化物中化學鍵的離子鍵成分越來越低。
第三周期元素的氧化物晶體類型變化趨勢
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7
離子晶體
共價晶體
分子晶體
問題探究
四類晶體都有過渡型，沒有嚴格的分界線。
思考﹒ 運用
sp3雜化
金剛石堅硬而石墨卻質軟導電？
金剛石的用途
雜化
鍵能很大，所以石墨化學性質穩定!
同層中的每個碳原子與鄰近的三個碳原子以共價鍵相結合
sp2 雜化
142 pm
感受﹒ 理解
sp2 雜化
每個碳原子還有一個與碳環網狀平面垂直的未參與雜化的 2p 軌道（含有一個未成對電子）
感受﹒ 理解
它們相互平行且相互重疊，形成遍及整個平面的大π鍵
電子可在整個碳環網狀平面上運動
石墨有類似金屬的導電性
感受﹒ 理解
335 pm
相鄰碳環網狀平面間相隔較遠，電子不能從一個平面跳躍到另一個平面，所以石墨只沿平面的方向導電。
石墨作潤滑劑
范德華力
4.2 混合型晶體
過渡晶體與混合型晶體
4
層內碳原子之間
共價鍵
sp2雜化
未參與雜化的軌道上的電子可在層內運動
有金屬鍵的性質
層與層碳原子之間
范德華力
單質 金剛石 石墨
結構 一個C原子與相鄰____個C相連，形成____________結構 一個C原子與相鄰___個C相連，形成平面____________結構
物理性質 無色透明固體，熔沸點很高 質地軟，熔沸點很高
晶體類型 原子晶體 混合型晶體
成鍵 sp3雜化 sp2雜化
作用力
用途 裝飾品、鉆頭 電極、潤滑劑
歸納與整理
晶體的領域異常豐富，成為一門科學——晶體學
生物大分子晶體學
功能分子晶體研究
多晶衍射研究
激光晶體材料研究
孫先輝PPT
你知道嗎？
這節課我學到了什么？
（用一句話表示）
還有什么疑問？
課堂小結
課堂小結
結構
性質
金屬陽離子
自由電子
金屬鍵
導電性
導熱性
延展性
金屬離子半徑
金屬離子電荷數
熔沸點高低
硬度大小
金屬晶體 離子晶體 混合型晶體
實例 銅 NaCl 石墨
構成微粒
作用力
熔沸點
硬度
導電性
有無分子
熔融斷鍵
課堂小結
三晶體的性質
金屬晶體 離子晶體 混合型晶體
實例 銅 NaCl 石墨
構成微粒 金屬離子 自由電子 陰陽離子 原子
作用力 金屬鍵 離子鍵 共價鍵 范德華力
熔沸點 有高 有低 較高 高
硬度 有大有小 硬而脆 小
導電性 良好 固體無 良好
有無分子 無 無 無
熔融斷鍵 減弱 斷裂 未
課堂小結
三晶體的性質
物質 晶體類型 晶體是否存在分子
冰
二氧化碳
氧化過鈉
二氧化硅
晶體碘
蔗糖
氫氧化鈉
硝酸鉀
孫先輝PPT
考考你自己
將下列變化過程中破壞的作用力名稱填在下表中：
序號 變化過程 破壞的作用力
① NaOH熔化
② 干冰升華
③ SiO2熔化
④ HCl溶于水
⑤ NaCl溶于水
⑥ Na熔化
離子鍵
分子間作用力
共價鍵
共價鍵
離子鍵
看我七十二變
金屬鍵
下列物質的化學式可以表示其分子式的是
A．Na2SO4
B．CO2
C．SiO2
D．NaOH
考考你自己
孫先輝PPT
三氯化鐵常溫下為固體，熔點 282℃，沸點 315℃，在 300℃以上易升華，易溶于水，也易溶于乙醚，丙酮等有機溶劑。據此判斷三氯化鐵晶體為哪種類型的晶體
A．離子晶體
B．分子晶體
C．原子晶體
D．金屬晶體
看誰做得既準又快
有關晶體的敘述正確的是
A．離子晶體中，不一定存在離子鍵
B．原子晶體中，可能存在離子鍵
C．金屬晶體的熔、沸點均很高
D．稀有氣體的原子間沒有化學鍵
孫先輝PPT
考考你自己
有關表中所列四種氯化物的性質，有以下敘述：
①氯化鋁在加熱時能升華
②四氯化硅在晶態時屬于分子晶體
③氯化鈉晶體中微粒間以分子間作用力結合
④氯化鋁晶體是典型的離子晶體
其中與表中數據一致的是
A．只有①② B．②③ C．①②③ D．②④
NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4
熔點/℃ 801 714 190 －70
沸點/℃ 1413 1412 180 57.57
下表中給出幾種氯化物的熔點和沸點：

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