資源簡介

(共24張PPT)
第三章 晶體結構與性質
第三節 金屬晶體與離子晶體
第 1-2 課 時
銅電纜
金屬晶體
【問題1】金屬晶體中的原子是通過什么作用結合在一起的？
銅的晶體結構模型
銅的晶胞模型
電子氣理論
在金屬晶體中，由于金屬元素的電離能較小，金屬原子的原子核對其價電子的吸引力較弱，價電子容易脫離原子核的束縛成為自由電子。
金屬鍵：金屬陽離子與自由電子之間的強烈的相互作用
金屬鍵無方向性與飽和性
金屬晶體的熔點差異較大，由于形成的金屬鍵強弱不同。
金屬鍵的強弱和自由電子的多少有關、離子半徑、電子層結構等復雜因素有關。（高中不做研究）
觀察金屬晶體的熔點數據表格，你發現了什么？
金屬 熔點/℃
Li 180.5
Na 97.81
K 63.65
Rb 38.89
Cs 28.40
銅電纜
鐵鍋
【問題2】金屬晶體具有哪些性質？能否用電子氣理論解釋？
金箔玫瑰花
導熱性
導電性
延展性
（1）電子氣理論解釋金屬的導電性，金屬的電導率隨溫度升高而降低。
金屬晶體中，自由電子在外加電場作用下，發生定向移動，形成電流，使金屬具有良好的導電性。
金屬晶體中除自由電子外的金屬陽離子在其位置附近振動，加熱時，金屬陽離子的振動加強，阻礙自由電子的運動，因而金屬的電阻隨溫度升高而增大。
（2）電子氣理論解釋金屬的導熱性。
金屬晶體中，自由電子在運動中不斷地與金屬陽離子碰撞，從而發生能量交換，當金屬晶體的一端受熱，加強了該端的金屬陽離子的振動，自由電子將熱能迅速地傳遞到另一端，使金屬整體的溫度很快的升高，所以金屬有很好的導熱性。
（3）電子氣理論解釋金屬的延展性。
金屬晶體中，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。
鋼
合金
純金屬內原子的排列十分規整
合金內原子層之間的相對滑動變得困難
離子晶體
NaCl晶體
【問題3】離子晶體中，構成的粒子和粒子間相互作用？
Cl
Na+
觀察離子晶體的熔點、硬度數據表格，你發現了什么？
一般來說，離子半徑越小，離子所帶的電荷數越大，離子鍵就越強，熔沸點越高，硬度越大。
【問題4】NaCl等離子晶體在熔融狀態下導電、水溶液導電與金屬導電
有什么不同
【問題5】離子晶體是否具有較好的延展性？
發生滑動
施加外力
陽離子
陰離子
同種電荷相互排斥，使晶面裂開
晶體類型 分子晶體 共價晶體 金屬晶體 離子晶體
實例
構成晶體的 粒子
粒子間的相互作用或化學鍵類型
熔點
四類晶體的結構特點（課本P101）
分子
原子
金屬陽離子、
自由電子
陰陽離子
分子間作用力
（范德華力、氫鍵）
共價鍵
金屬鍵
離子鍵
較低
較高
差異較大
差異較大
【例】下列物質熔點的比較中，正確的是( )
A．金剛石 ＜ 碳化硅 ＜ 晶體硅
B．CO2 ＞ SiO2 ＞ NaCl
C．SiI4 ＞ SiBr4 ＞ SiCl4
D．Li ＜ Na ＜ K
【提示】
判斷晶體的類型
一般地，熔點高低：共價晶體 ＞ 離子晶體 ＞ 分子晶體
共價鍵強弱←鍵長←原子半徑
原子半徑越小，熔點越高、硬度越大。
含有氫鍵的熔點更高
組成和結構相似時，相對分子質量越大，
分子間作用力越強，熔點越高，硬度越大。
C
NaF
NaCl
NaBr
NaI
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
【問題1】鈉的鹵化物（NaX）和硅的鹵化物（SiX4）的熔點如圖所示
（1）判斷晶體的類型。
（2）解釋熔點變化的原因。
離子晶體
X-半徑增大，離子鍵減弱
分子晶體
相對分子質量增大，
分子間作用力增加
NaF
NaCl
NaBr
NaI
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
TiF4
TiCl4
TiBr4
TiI4
【問題1】TiF4熔點高于TiCl4 、 TiBr4、TiI4 ，自TiCl4至TiI4熔
點依次升高，請解釋原因。
（1）TiF4是離子化合物，
熔點較高
（2）TiCl4 、 TiBr4、TiI4
是共價化合物
【問題2】為什么由金屬元素和非金屬元素組成的化合物可能是
共價化合物呢，如何判斷？
事實上，純粹的典型晶體是不多的，大多數晶體結構微粒之間的相互作用和性質是介于不同種類的晶型之間，存在鍵型過渡。
過渡晶體
電負性差值>1.7，主要形成離子鍵；
電負性差值<1.7，主要形成共價鍵。
1.7并不是絕對分界線，而是參考數據
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7
離子鍵百分數% 62 50 41 33 離子鍵的百分數更小 過渡晶體
電負性差值越大，離子鍵成分的百分數越高
第三周期氧化物
離子
晶體
共價
晶體
分子
晶體
實驗測定，石墨的熔點高達3850 ℃；有金屬光澤、能導電、導熱；質地很軟，
是非常好的潤滑劑。
石墨
問題3：依據石墨性質，判斷石墨屬于哪種類型的晶體
石墨的結構
二維結構
(2)層內1個C與幾個C相連？
這幾個C構成的空間結構為？
(3)你認為C的雜化類型為？
鍵角為？
(1)微粒間的相互作用力類型？
共價鍵
3個、平面三角
sp2
120°
(4)C價層4個電子，價層電子對數為3對，還有1個單電子，它的參與成鍵情況？
石墨的結構
未參與雜化的p軌道用于形成π鍵
離域大π鍵：所有π電子的游動不局限在2個原子之間，而是擴展到體系內多個原子之間。
范德華力
問題4：依據石墨的結構，解釋石墨的性質
石墨的熔點高達3850 ℃；有金屬光澤、能導電、導熱；質地很軟，是非常好的潤滑劑。
范德華力
導電性只能沿石墨平面方向
反射性能（金屬光澤）
導熱性
導電性
金屬晶體
具
有
結構中含有
離域大 π 鍵
石
墨
晶
體
決
定
質軟（硬度?。?br/>層與層間
范德華力
決定
分子晶體
具有
熔點高
層內部
共價鍵
決定
共價晶體
具有
混合晶體：內部結構包含有兩種以上鍵型的晶體（類似石墨晶體）
（傳熱材料）
（儲能材料）
（潤滑材料）
（耐火材料）
混合型晶體

展開更多......

收起↑