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第三節　金屬晶體與離子晶體
第2課時　過渡晶體與混合型晶體　晶體類型的比較
第三章　晶體結構與性質
[學習目標]
1.從化學鍵變化上認識過渡晶體，理解純粹的典型晶體在自然界中是
不多的。
2.從結構和性質上認識典型的混合型晶體——石墨(重點)。
3.了解晶體類型的比較與判斷方法(重、難點)。
知識回顧
判斷下列物質晶體類型？
分子晶體 離子晶體 共價晶體 金屬晶體
干冰 藍礬 金剛石 純銅 石墨
根據構成微粒和性質不同

純粹的典型晶體是不多的，大多數晶體是四類典型晶體間的過渡晶體
一、過渡晶體與混合型晶體
1．過渡晶體
幾種氧化物中，化學鍵中離子鍵成分的百分數：
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
離子鍵的百分數/% 62 50 41 33
晶體中化學鍵既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價鍵；
這些晶體是離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體。
性質上偏向離子晶體的，通常當作離子晶體，如Na2O——離子晶體；
同理Al2O3、SiO2——共價晶體。
(依據電負性的差值計算)
2．混合型晶體——以石墨為例
(1)石墨晶體的層狀結構：
(2)結構特點：
①層內
碳原子采取sp2雜化；
以共價鍵相結合形成平面六元并環結構；
所有p軌道中的電子可在整個碳原子平面中運動。
②層與層之間以范德華力相結合。
一、過渡晶體與混合型晶體
2．混合型晶體——以石墨為例
(1)石墨晶體的層狀結構：
(2)結構特點：
①層內
碳原子采取sp2雜化；
以共價鍵相結合形成平面六元并環結構；
所有p軌道中的電子可在整個碳原子平面中運動。
②層與層之間以范德華力相結合。
一、過渡晶體與混合型晶體
(3)晶體類型：混合型晶體
……具有共價晶體性質
……具有金屬晶體性質
……具有分子晶體性質
(4)物理性質：
熔點高、易導電、質軟易滑動。
石墨坩堝 石墨電極 石墨乳潤滑劑
一、過渡晶體與混合型晶體
2．混合型晶體——以石墨為例
一、過渡晶體與混合型晶體
3．石墨與金剛石的比較
金剛石 石墨
晶體類型 共價晶體 混合型晶體
晶體形狀 正四面體 空間網狀 正六邊形
平面層狀
微粒間作用力 共價鍵 共價鍵、范德華力
最小環和碳原子數 6元環、不共面 6元環、共平面
一、過渡晶體與混合型晶體
金剛石 石墨
C的雜化及每個C形成的共價鍵數 sp3，4 sp2，3
鍵角 109°28′ 120°
每個環上共價鍵數
每個環上碳原子數
兩者關系 同素異形體 3．石墨與金剛石的比較
1.正誤判斷
(1)離子鍵成分的百分數是依據電負性的差值計算出來的，差值越大，離子鍵成分的百分數越小
(2)在共價晶體中可以認為共價鍵貫穿整個晶體，而在分子晶體中共價鍵僅局限于晶體微觀空間的一個個分子中
(3)石墨的導電性只能沿石墨平面的方向
(4)石墨晶體層與層之間距離較大，所以石墨的熔點不高
√
×
×
√
應用體驗
一、過渡晶體與混合型晶體
應用體驗
2.下列有關石墨晶體的說法正確的一組是
①石墨是混合型晶體　
②石墨中的C為sp2雜化　
③石墨熔、沸點都比金剛石低　
④石墨中碳原子數和C—C數之比為1∶2　
⑤石墨和金剛石的硬度相同　
⑥石墨層內導電性和層間導電性不同
A.全對　　　　B.除④外　　　　C.除③④⑤外　　　　D.除⑤⑥外
√
石墨熔點比金剛石高
2∶3
石墨質軟，金剛石的硬度大
一、過渡晶體與混合型晶體
應用體驗
3.碳元素的單質有多種形式，如圖所示，依次是C60、石墨和金剛石的結構圖：
回答下列問題：
(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質形式，它們互為__________________。
(2)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化方式分別為_____、_____。
同素異形體
sp3
sp2
一、過渡晶體與混合型晶體
應用體驗
3.碳元素的單質有多種形式，如圖所示，依次是C60、石墨和金剛石的結構圖：
(3)C60屬于_________晶體，石墨屬于________晶體。
(4)石墨晶體中，層內C—C的鍵長為142 pm，而金剛石中C—C的鍵長為154 pm。其原因是金剛石中只存在C—C間的____鍵，而石墨層內的C—C間不僅存在______鍵，還有________________鍵。
分子
混合型
σ
σ
π(或大π或p-p π)
一、過渡晶體與混合型晶體
二、晶體類型的比較
1．四種晶體的比較
晶體類型 分子晶體 離子晶體 金屬晶體 共價晶體
構成微粒 分子 陰、陽離子 金屬陽離子、自由電子 原子
微粒間作用力 范德華力 (少數有氫鍵) 離子鍵 金屬鍵 共價鍵
性質 熔、沸點 較低 較高 一般較高 很高
硬度 小 略硬而脆 一般較大 很大
溶解性 相似相溶 多數溶于水 不溶，有些與水反應 不溶
二、晶體類型的比較
1．四種晶體的比較
晶體類型 分子晶體 離子晶體 金屬晶體 共價晶體
性質 機械加工性能 不良 不良 良好 不良
導電性 固態、液態均不導電，部分溶于水時導電 固態時不導電，熔融時導電，能溶于水的溶于水時導電 固態、熔融態時導電 大部分固態、熔融時都不導電
二、晶體類型的比較
1．四種晶體的比較
晶體類型 分子晶體 離子晶體 金屬晶體 共價晶體
作用力 大小規律 組成和結構相似的分子，相對分子質量大的范德華力大 離子所帶電荷數多、半徑小的離子鍵強 金屬原子的價電子數多、半徑小的金屬離子與自由電子間的作用力強 共價鍵鍵長短
(電子云重疊多)、原子半徑小的共價鍵穩定
先判類型再看作用力
一般：共價晶體>離子晶體>分子晶體；
注意：金屬晶體一般不參與比較。
如鎢、鉑等熔、沸點很高，
如汞、鎵、銫等熔、沸點很低。
不同類型晶體
同類型的晶體
二、晶體類型的比較
2．分類比較晶體的熔、沸點高低的方法
同類型的晶體
①共價晶體
熔、沸點及硬度均取決微粒間作用力大小
金剛石>碳化硅>晶體硅
r原子半徑小，鍵長短，鍵能大，則熔、沸點高。
r碳原子②離子晶體
一般，離子帶電荷數多，半徑小，其熔、沸點高。
如：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。
二、晶體類型的比較
2．分類比較晶體的熔、沸點高低的方法
同類型的晶體
③分子晶體
熔、沸點及硬度均取決微粒間作用力大小
ⅰ：有氫鍵的，熔、沸點反常的高。
如熔、沸點：H2O>H2Te>H2Se>H2S。
ⅱ：組成和結構相似的，Mr 越大，熔、沸點越高。
如SnH4>GeH4>SiH4>CH4，F2ⅲ：組成和結構不相似(Mr接近)，分子的極性越大，其熔、
沸點越高。
如：CO>N2，CH3OH>CH3CH3。
二、晶體類型的比較
2．分類比較晶體的熔、沸點高低的方法
先判類型再看作用力
一般：共價晶體>離子晶體>分子晶體；
注意：金屬晶體一般不參與比較。
如鎢、鉑等熔、沸點很高，
如汞、鎵、銫等熔、沸點很低。
不同類型晶體
同類型的晶體
共價晶體：r原子半徑小，則高
離子晶體：離子帶電荷多， r離子小，高
分子晶體：受Mr、氫鍵、極性等影響
二、晶體類型的比較
2．分類比較晶體的熔、沸點高低的方法
1.下列關于晶體的敘述正確的是
A.共價晶體中，共價鍵的鍵能越大，熔、沸點越高
B.分子晶體中，共價鍵的鍵能越大，熔、沸點越高
C.存在自由電子的晶體一定是金屬晶體，存在陽離子的晶體一定是離子晶體
D.離子晶體中可能存在共價鍵，分子晶體中可能存在離子鍵
√
應用體驗
二、晶體類型的比較
應用體驗
2.下列各組物質中，按熔、沸點由低到高順序排列正確的是 ______ (填字母)。
A.KCl、NaCl、MgO　　　　 　　B.CI4、CBr4、CCl4、CH4
C.Na、K、Rb、Al　　　　　 　　 D.CO2、Na、KCl、SiO2
E.O2、I2、Hg、MgCl2　　　　　　F.鈉、鉀、鈉鉀合金
G.CH4、H2O、HF、NH3 　　H.CH4、C2H6、C4H10、C3H8
I.CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4
AD
二、晶體類型的比較
晶體類型的判斷方法
(1)依據組成晶體的微觀粒子和粒子間的作用判斷
分子，分子間作用力→分子晶體；
原子，共價鍵→共價晶體；
陰、陽離子，離子鍵→離子晶體；
金屬陽離子、自由電子，金屬鍵→金屬晶體。
二、晶體類型的比較
歸納總結
晶體類型的判斷方法
(2)依據物質的分類判斷
①活潑金屬的氧化物、強堿和絕大多數的鹽類是離子晶體。
②大多數非金屬單質(除金剛石、石墨、晶體硼、晶體硅等外)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、幾乎所有的酸、絕大多數有機物(除有機鹽外)是分子晶體。
③常見的共價晶體單質有金剛石、晶體硼、晶體硅等；常見的共價晶體化合物有碳化硅、SiO2等。
④金屬單質(常溫下除汞外)與合金均屬于金屬晶體。
二、晶體類型的比較
歸納總結
晶體類型的判斷方法
(3)依據晶體的熔點判斷
離子晶體：熔點較高，常在數百至幾千攝氏度；
共價晶體：熔點高，常在一千至幾千攝氏度；
分子晶體：熔點較低，常在數百攝氏度以下或很低溫度；
金屬晶體：多數熔點高，但也有熔點相當低的。
二、晶體類型的比較
歸納總結
(4)依據導電性判斷
離子晶體：水溶液中和熔融狀態下都導電；
共價晶體：一般為非導體，但晶體硅能導電；
分子晶體：非導體，而部分分子晶體 (酸)溶于水，形成自由離子，也能導電；
金屬晶體：電的良導體。
(5)依據硬度和機械性能判斷
離子晶體硬度較大或略硬而脆；共價晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆；
金屬晶體多數硬度大，但也有硬度較小的，且具有延展性。
二、晶體類型的比較
晶體類型的判斷方法
歸納總結
自我測試
1.某化學興趣小組在學習過渡晶體后，查閱了幾種氯化物的熔點，記錄如下：
氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4
熔點/℃ 801 712 190 －68
根據這些數據，上述晶體中離子鍵的百分數最多的是
A.NaCl　　　　　　　　　B.MgCl2
C.AlCl3　　　　　　　　　D.SiCl4
√
自我測試
2.石墨烯是從石墨材料中剝離出來，由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。下列關于石墨與石墨烯的說法正確的是
A.從石墨中剝離石墨烯需要破壞化學鍵
B.石墨中平均每個六元環含2個C—C共價鍵
C.石墨屬于混合型晶體，層與層之間存在分子
間作用力，層內碳原子間存在共價鍵，石墨有類似金屬晶體的導電性
D.石墨烯中平均每個六元碳環含有3個碳原子
√
自我測試
3.四種物質的一些性質如下表：
物質 熔點/℃ 沸點/℃ 其他性質
單質硫 120.5 271.5 —
單質硼 2 300 2 550 硬度大
氯化鋁 190 180.0 177.8 ℃升華
苛性鉀 300 1 320 晶體不導電，熔融態導電
晶體類型：單質硫是______晶體；單質硼是______晶體；氯化鋁是_______晶體；苛性鉀是______晶體。
分子
共價
分子
離子
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