資源簡介

(共38張PPT)
第三節 金屬晶體和離子晶體
第三章 晶體結構和性質
第二課時
過渡晶體與混合晶體
四種晶體類型的比較
氯化鈉晶體結構
銅晶體結構
金剛石晶體結構
碘晶體晶胞
分子晶體 共價晶體 金屬晶體
微粒之間的作用力決定晶體的類型。比如分子晶體的分子間作用力、離子晶體微粒間的離子鍵、共價晶體微粒間的共價鍵、金屬晶體微粒間的金屬鍵。這些作用力是否純凈？
四大典型的晶體類型：
離子晶體
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
離子鍵的 百分數/% 62 50 41 33
【思考與交流】
離子鍵的百分數和什么因素有關？
電負性差值
2.6
2.3
2.0
1.7
→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
課本P89
一般,當電負性的差值△χ >1.7，離子鍵的百分數大于50%時，可認為是離子晶體。
離子鍵成分的百分數更小，共價鍵不再貫穿整個晶體.
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
離子鍵的 百分數/% 62 50 41 33
離子鍵的百分數大于50%,
當作離子晶體處理
離子鍵的百分數小于50%，
偏向共價晶體,當作共價晶體處理
→第三周期元素的氧化物中，化學鍵中離子鍵的百分數
化學鍵既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價鍵
既不是純粹的離子晶體，也不是純粹的共價晶體
離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體
是分子晶體
課本P89
離子晶體與共價晶體之間的過渡本質是離子鍵和共價鍵的過渡。
化合物 鍵型 離子鍵的百分數 電負性差值
CsCl 75%
HCl 20%
Cl2 0
結論：電負性差值越大，離子鍵成分的百分數越高
離子鍵的百分數和電負性差值有關
離子鍵
極性共價鍵
非極性共價鍵
3.16 ― 0.79 ＝ 2.37
3.16 ― 2.22 ＝ 0.94
3.16 ― 3.16 ＝ 0
化學鍵既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價鍵
晶體類型既不是純粹的離子晶體，也不是純粹的共價晶體
→典型的晶體有分子晶體、離子晶體、共價晶體和金屬晶體。
事實上，純粹的晶體類型是不多的，大多數晶體是它們之間的過渡晶體。
Na2O離子鍵成分較多，當成離子晶體；
Al2O3、SiO2共價鍵成分較多，當成共價晶體。
1.過渡晶體
一、過渡晶體與混合型晶體
離子鍵、共價鍵、金屬鍵等都是化學鍵的典型模型，但是，原子間形成的化學鍵往往是介于典型模型之間的過渡狀態，由于微粒間的作用存在鍵型過渡，即使組成簡單的的晶體，也可能介于離子晶體、共價晶體、分子晶體和金屬晶體之間的過渡狀態，形成過渡晶體。
一、過渡晶體與混合型晶體
1.過渡晶體
過渡晶體的概念：
Na2O
MgO
Al2O3
SiO2
P2O5
SO3
Cl2O7
離子晶體
分子晶體
共價晶體
一、過渡晶體與混合型晶體
1.過渡晶體
離子
晶體
離子
晶體
分子
晶體
分子
晶體
共價
晶體
共價
晶體
分子
晶體
1.四種典型晶體類型都存在過渡晶體
2.晶體性質偏向某一晶體類型的過渡晶體通常當作該晶體類型處理
回顧思考：
金剛石和石墨是碳的兩種同素異形體，他們的物理性質有什么異同點？
金剛石
石墨
熔點很高
質地堅硬
不能導電
熔點很高
質地較軟
導電性好
鉆石恒久遠，一顆永流傳
→鉆石并不久遠，至少在地表上無法達到永恒。它的同胞兄弟石墨其實更穩定，鉆石最終都會變成石墨。
每一個最小的碳環完全擁有碳原子數為__個
①石墨所有碳原子均采取sp2雜化，
形成平面六元并環結構
②C原子與C—C鍵個數比:
→金剛石碳原子均采取sp3雜化，
形成三維骨架結構
→C原子與C—C鍵個數比: .
石墨和金剛石結構對比
石墨晶體中的二維平面結構
金剛石的晶體結構
.
石墨的層狀結構
1︰2
2︰3
2
即1mol石墨(C)有 molC－C鍵。
1.5
石墨晶體是層狀結構，金剛石是空間網狀結構。
石墨層內的碳原子核間距為142pm，層間距離為335pm，說明層間沒有化學鍵相連，是靠范德華力維系的，容易滑動所以石墨質軟。金剛石碳原子核間距為155pm，鍵長比石墨長，鍵能小，所以比石墨的熔點低。
金剛石結構示意圖
問題1：為什么石墨比金剛石質軟但熔點高？
石墨結構未參與雜化的p軌道
石墨層中每個碳原子均剩余一個未參與雜化的含1個電子的p軌道，所有的p軌道平行重疊，形成離域π鍵，這些p軌道中的電子可在整個層平面中運動。因此石墨有類似金屬晶體的導電性。由于相鄰碳原子平面之間相隔較遠，電子不能從一個平面跳躍到另一個平面。所以石墨的導電性只能沿石墨平面方向。
問題2：為什么石墨能導電？
層內碳原子之間
石墨晶體結構小結
范德華力
混合型晶體
未參與雜化的p軌道上電子可在層內運動
層與層碳原子之間
共價鍵
有金屬鍵
的性質
→既有共價鍵又有范德華力，同時還存在類似金屬鍵的作用力，
兼具共價晶體、分子晶體、金屬晶體特征的晶體，稱為混合型晶體。
形成大π鍵的p軌道
構成σ鍵的sp2雜化軌道
1.石墨晶體是層狀結構(如圖)，以下有關石墨晶體的說法正確的一組是
①石墨中存在兩種作用力
②石墨是混合型晶體
③石墨中的C為sp2雜化
④石墨熔點、沸點都比金剛石低
⑤石墨中碳原子數和C—C數之比為1∶2
⑥石墨和金剛石的硬度相同
⑦石墨層內導電性和層間導電性不同
⑧每個六元環完全占有的碳原子數是2
A.全對　　B.除⑤外　　C.除①④⑤⑥外　　D.除⑥⑦⑧外
C
同步練習
共價鍵、范德華力、類似金屬鍵的作用力
石墨熔點比金剛石高
1∶1.5
石墨質軟，金剛石硬度大
√
√
√
√
6×1/3 =2
課堂練習2、已知六方氮化硼類似于石墨的結構，如圖所示。
①六方氮化硼的化學式：
BN
②六方氮化硼中N和B的雜化類型：
sp2
③硼與氮之間的化學鍵為 ，層與層之間作用力為 。
屬于的晶體類型： 。
極性共價鍵
分子間作用力
④六方氮化硼雖然類似于石墨結構，但是不導電，其原因是
________________________________________________________
六方氮化硼晶體結構其層結構中沒有自由電子
混合型晶體
⑤六方氮化硼熔點 ，硬度 。
較高 較小
課堂練習3、已知立方氮化硼類似于金剛石的結構，如圖所示。
①立方氮化硼中N和B的雜化類型：
sp3
磷化硼和氮化硼都屬于原子晶體，而氮原子的半徑比磷原子小，B-N共價鍵鍵長比B-P鍵短，鍵能大，所以氮化硼晶體的熔點較高。
②晶胞中N、B的原子數分別是 ：
4、4
③立方氮化硼熔點 ，硬度 。
較高 較大
④氮化硼和磷化硼都是高溫結構陶瓷，但氮化硼晶體的熔點要比磷化硼晶體高，其原因是：
三、總結提升
(一)晶體類型的判斷
1.依據構成晶體的微粒和微粒間的作用判斷
(1)分子—分子間作用力—分子晶體
(2)原子—共價鍵—共價晶體
(3)陰、陽離子—離子鍵—離子晶體
(4)金屬陽離子、自由電子—金屬鍵—金屬晶體
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(金剛石、石墨、硼、硅除外)、氣態氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、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、晶體鍺等；常見的共價晶體化合物有碳化硅、SiO2、氮化硅、氮化硼等
(4)金屬單質與合金屬于金屬晶體
3.依據晶體的熔點判斷
(1)共價晶體的熔點高，常在一千至幾千攝氏度；
(2)離子晶體的熔點較高，常在數百至一千余攝氏度；
(3)分子晶體的熔點較低，常在數百攝氏度以下至很低溫度；
(4)金屬晶體多數熔點高，但也有熔點相當低的。
4.依據導電性判斷
(1)離子晶體在水溶液中及熔融狀態下導電
(2)共價晶體一般為非導體，但晶體硅、鍺等能導電
(3)分子晶體為非導體，而分子晶體中的電解質(主要是酸和非金屬氫化物)溶于水，使分子內的化學鍵斷裂形成自由離子，也能導電
(4)電金屬晶體是電的良導體
5.依據硬度和機械性能判斷
(1)離子晶體硬而脆
(2)共價晶體硬度大
(3)分子晶體硬度小且較脆
(4)金屬晶體多數硬度大，但也有硬度較小的，且具有延展性
課堂練習4：分析下列物質的物理性質，判斷其晶體類型。
(1)碳化鋁，黃色晶體，熔點2 200 ℃，熔融態不導電________。
(2)溴化鋁，無色晶體，熔點98 ℃，熔融態不導電：________。
(3)五氟化礬，無色晶體，熔點19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等______。
(4)溴化鉀，無色晶體，熔融時或溶于水中都能導電：________。
(5)SiI4：熔點120.5 ℃，沸點287.4 ℃，易水解：________。
(6)硼：熔點2 300 ℃，沸點2 550 ℃，硬度大：________。
(7)硒：熔點217 ℃，沸點685 ℃，溶于氯仿：________。
(8)銻：熔點630.74 ℃，沸點1 750 ℃，導電：________。
共價晶體
分子晶體
分子晶體
離子晶體
分子晶體
共價晶體
分子晶體
金屬晶體
歸納總結：物質熔點、沸點高低的比較
1.首先看物質狀態
一般情況下，固體>液體>氣體
2.其次看物質所屬晶體類型
一般情況下，共價晶體>離子晶體>分子晶體。
金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等金屬的熔、沸點很高，汞、銫等金屬的熔、沸點很低。
3.同種類型晶體的熔、沸點的比較
分子晶體:
①看是否含有氫鍵
有分子間氫鍵的熔沸點高
有相同的分子間氫鍵，看氫鍵的個數，
個數越多，熔沸點越高
②比較范德華力
組成和結構相似，相對分子質量越大，熔沸點越高
③比較分子極性
相對分子質量相近，分子極性越大，熔沸點越高。
④同分異構體的支鏈越多，熔、沸點越低。
歸納總結：物質熔點、沸點高低的比較
3.同種類型晶體的熔、沸點的比較
共價晶體：
①晶體的熔、沸點高低取決于共價鍵的鍵長和鍵能。
鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩定，物質的熔、沸點越高。
②若沒有告知鍵長或鍵能數據時，可比較原子半徑的大小。
歸納總結：物質熔點、沸點高低的比較
一般原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點就越高。
3.同種類型晶體的熔、沸點的比較
金屬晶體：
①金屬離子半徑越小，離子所帶電荷數越多，
其金屬鍵越強，金屬的熔、沸點越高
②合金的熔點比組成合金的純金屬低
歸納總結：物質熔點、沸點高低的比較
3.同種類型晶體的熔、沸點的比較
離子晶體：
①一般地，離子所帶的電荷數越多，離子半徑越小，
則離子間的作用力就越強，其離子晶體的熔、沸點就越高
②離子所帶的電荷數的影響大于離子半徑的影響
歸納總結：物質熔點、沸點高低的比較
1. 用“>”或“<”填空:
(1)晶體熔點:CF4　　 CCl4 CBr4　 CI4
(2)硬度:金剛石　 碳化硅　 晶體硅
(3)熔點:Na　　 Mg　　 Al
(4)熔點:NaF　 NaCl　　 NaBr　 NaI
(5)熔點:SiO2　 NaCl　　 CO2
< < 　 <
>　 >
<　 <　
>　 >　
>　 >　 >
2、參照下表中物質的熔點，回答有關問題：
物質 NaF NaCl NaBr NaI NaCl KCl RbCl CsCl
熔點℃ 995 801 755 651 801 776 715 646
物質 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 SiCl4 GeCl4 SnCl4 PbCl4
熔點℃ －90.2 －70.4 5.2 12.05 －70.4 －49.5 －36.2 －15.0
① 鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物的熔點高低取決于其______，在這種情況下，_____越大，_______越弱，故熔點依次降低。
② 硅的鹵化物及硅、鍺、錫、鉛的氯化物的熔點高低取決于其___________
___________越大， 越大，故熔點依次升高。
③ 鈉的鹵化物的熔點比相應硅的鹵化物的熔點高得多，這是由____________________________________________。
半徑
半徑
離子鍵
相對分子質量
相對分子質量
分子間作用力
鈉的鹵化物為離子晶體，硅的鹵化物為分子晶體
板書
過渡晶體與混合晶體
四種典型晶體
過渡晶體
定義：介于典型晶體之間的晶體
混合晶體
（石墨）
結構特點
層狀結構
同層碳原子sp2雜化、平面六元并環結構
層間范德華力
作用力：既有共價鍵又有金屬鍵和范德華力
性質：熔點很高、質軟、易導電（只能沿石墨平面方向）
偏向某一晶體類型的過渡晶體通常當作該晶體類型處理，如ɑ-Al2O3偏向共價晶體，看做共價晶體
1.下列關于過渡晶體的說法正確的是
A.石墨屬于過渡晶體
B.SiO2屬于過渡晶體，但當作共價晶體來處理
C.絕大多數含有離子鍵的晶體都是典型的離子晶體
D.Na2O晶體中離子鍵的百分數為100%
B
2.碳的兩種同素異形體金剛石和石墨
晶體結構如圖下列說法正確的是(　　)
A．根據：C(石墨，s)+O2 (g) =CO2 (g) △H= -393.5kJ/mol
C(金剛石，s)+O2 (g) =CO2 (g) △H= -395.41kJ/mol
兩個反應說明金剛石比石墨穩定，石墨轉變為金剛石為放熱反應
B．相同質量的金剛石與石墨晶體中，所含共價鍵數相同
C．估計金剛石與石墨的熔、沸點均較高，硬度均較大
D．現代科技已經實現了石墨制取金剛石，該過程屬于化學變化
D
3. 下列各組物質的沸點按由低到高的順序排列的是(　　)
A．NH3、CH4、NaCl、Na
B．H2O、H2S、MgSO4、SO2
C．CH4、H2O、NaCl、SiO2
D．Li、Na、K、Rb、Cs
4. 下列氧化物中所含離子鍵成分的百分數最小的是(　　)
A．N2O3 B．P2O3 C．As2O3 D．Bi2O3
C
A
5.四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 190 182.7 177.8 ℃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
6.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，回答下列問題。
(1)熔點：石墨____(填“＞”“＜”或“＝”)金剛石。
(2)石墨中C—C的鍵長小于金剛石中C—C鍵長的原因：_______________
___________________________________________________________________________________________________。
＞
金剛石中只存在
C—C間的σ鍵，而石墨中層內的C—C間不僅存在σ鍵，還存在π鍵，電子層重疊程度大，所以C—C間的鍵長短
(3)石墨晶體中，每個C原子參與__個C—C和___個六元環的形成，而每個鍵被__個C原子共用，故每一個六元環平均占有__個C原子，C原子數與C—C數之比為______。
3
3
2
2
2∶3
7. 如圖所示是某些晶體的結構，它們分別是NaCl、CsCl、干冰、金剛石、石墨結構中的某一部分。
⑴ 其中代表金剛石的是（填編號字母，下同）_____，其中每個碳原子與____個碳原子最接近且距離相等。金剛石屬于______晶體。
⑵ 其中代表石墨的是_____，其中每個正六邊形占有的碳原子數平均為______個。
⑶ 其中代表NaCl的是______，Na+配位數是_____。
⑷ 代表CsCl的是___，它屬于______晶體，每個Cs+與_____個Cl—緊鄰。
⑸ 代表干冰的是_____，它屬于________晶體，每個CO2分子與______個CO2分子緊鄰。
⑹ 上述A、B、C、D四種物質熔點由高到低的順序______________________________。
D
4
共價
E
2
A
6
C
離子
8
B
分子
12
金剛石>NaCl>CsCl>干冰

展開更多......

收起↑