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第三節(jié)金屬晶體與離子晶體
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.知道金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點，能電子氣理論解釋金屬晶體的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱 性、延展性等宏觀性質(zhì)。
2.知道離子鍵的特點，能以氯化鈉和氯化銫為例解釋典型離子化合物的某 些性質(zhì)，并能說明不同離子晶體的熔點差異。
3.知道介于典型晶體之間的過渡晶體及混合型晶體是普遍存在的。
自學(xué)指導(dǎo) P86-87
1、金屬鍵的成鍵微粒
2、如何判斷金屬鍵的強弱
3、用“電子氣理論”解釋金屬的延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性
4、合金的硬度為什么比純金屬大
5、為什么溫度升高金屬導(dǎo)電性變差
鋼硬度大
碳
知識點一金屬鍵與金屬晶體
1.金屬鍵
(1)本質(zhì)：“電子氣理論”,該理論把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的 價電子 形成遍布整塊晶體的“電子氣”,被所有原子所共 用，從而把所 有的金屬原子維系在一起。
(2) 成鍵粒子是 金屬陽離子 和 自由電子。
(3)金屬鍵的強弱和對金屬性質(zhì)的影響
①金屬鍵的強弱主要取決于金屬元素的原子半徑和價電子數(shù)。原子半徑越 小 、價電子數(shù)越多，金屬鍵越強。
②金屬鍵越強，金屬的熔、沸點越高，硬度越大。例如，熔點最高的金屬
是 鎢，硬度最大的金屬是 鉻。
3410℃
共價晶體 金剛石
硅
熔點/℃ >3500
1410
2.金屬晶體
(1)在金屬晶體中，原子之間以 金屬鍵_相互結(jié)合。
(2)金屬晶體的性質(zhì)：優(yōu)良的 導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性_和 延展性。
(3)用“電子氣理論”解釋金屬的物理性質(zhì)
當(dāng)金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層
就會發(fā)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
電子氣在電場中做定向移動而形成電流，使 金屬呈現(xiàn)良好的導(dǎo)電性
電子氣中的自由電子在熱的作用下與金屬原 子頻繁碰撞，將熱能從一端傳遞到另一端， 使金屬呈現(xiàn)良好的導(dǎo)熱性
延展性
導(dǎo)電性
導(dǎo)熱性
反思 歸 納 金屬晶體熔點比較的規(guī)律
(1)金屬晶體的熔點取決于金屬鍵的強弱，一般金屬原子的價電子數(shù)越 多 ，原子半徑越小 ，金屬晶體內(nèi)部的金屬鍵越強，晶體熔點越高。
(2)金屬晶體的熔點差別較大，如汞Hg 常溫液態(tài)，堿金屬的熔點較低， 鐵、鎢等金屬的熔點很高，這是由金屬鍵的強弱不同造成的。
(3)一般來說，同一周期金屬單質(zhì)的熔點由左到右逐漸升高；同一主族
金屬單質(zhì)的熔點自上而下逐漸降低。
(4) 一 般合金的熔點低于其成分金屬的熔點。
NaCl 晶體的結(jié)構(gòu)模型
1913年布拉格首次用區(qū)射線衍射法測定了氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)
Cl-—
Cs+
Cl-
Cs+
觀察NaCl的微觀結(jié)構(gòu)示意圖，你將如何截取NaCl晶體的晶胞
觀察思考
一種現(xiàn)代實驗室使用的X射線衍射儀
資料卡片
氯化鈉晶體的微觀結(jié)構(gòu)
知識點二離子晶體
1.離子鍵及其影響因素
( 1 ) 概 念 ：陰、陽離子之間的相互作用。
(2)影響因素：離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強。 2.離子晶體及其物理性質(zhì)
(1)概令 · 中 陽離子 和 陽離子 相石作用而形成的晶體。
(2 離子間距/pm 電荷數(shù) 熔點/℃
NaCl 276 1 801 共價晶體 金剛石 硅
NaBr 290 1 750 連 熔點/℃ >3500 1410
MgO 205 2 2800 大，難于壓縮 CaO 239 2 2576 態(tài)和在水溶液中都 能導(dǎo)電 晶體 晶胞
晶胞詳解
NaCl Cl- Na+
(1)在NaCl晶體中，Na+的配位數(shù)為6,cl- 的配位數(shù)為 6 ;
(2)與Na+(Cl-)最近且等距離的Na+(Cl-)有 12個，每個Na+(Cl-)周圍與它最近且等距離 的Cl-(Na+)有6個；
(3)每個晶胞中有4個Na+和4個Cl- ;
(4)每個Cl-周圍的Na+構(gòu)成正八面體形
3.常見的離子晶體
晶體 晶胞
晶胞詳解
CsCl Cl Cs+ Cl- Cs+
(1)在CsCl晶體中，Cs+的配位數(shù)為8,Cl- 的配位數(shù)為8;
(2)每個Cs+與6個Cs+等距離相鄰，每個 Cs+與8個Cl-等距離相鄰
(3)每個晶胞中含有1個Cs+和1個Cl-
晶體 晶胞
晶胞詳解
CaF
(1)在CaF 晶體中，Ca +的配位數(shù)為8, F-的配位數(shù)為4;
(2)每個晶胞中含有4個Ca +和8個F- ;
(3)與Ca +最近且等距離的Ca +有12個， 與F-最近且等距離的F-有6個
拓展視野 實際上，大量離子晶體中的陰離子或陽離子不是單原子離子。
有的還存在電中性分子(H O 、NH 等)。
有些離子組成的物質(zhì)在常溫下甚至以液態(tài)形式存在。
化合物
熔點/℃
NH NO
169.6
Ca(H PO )
109
CH CO0Cs
194
離子液體：熔點低、穩(wěn)定性強、
是優(yōu)良的綠色溶劑等優(yōu)點
C H NH NO
12
KAI (SO ) 12H O CuSO ·5H O 氫鍵
1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽
離子液體在鋰離子電池中作為電解質(zhì)的應(yīng)用是一個重點關(guān)注的研究領(lǐng)域。 傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑電解質(zhì)在高溫或高電壓下可能會出現(xiàn)安全隱患，而離子 液體由離子組成， 具有較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，因此被認(rèn)為是一 種潛在的替代電解質(zhì)。電解質(zhì)的研究終點是固態(tài)電解質(zhì)。
晶體類型 分 子 晶 體 共 價 晶 體 金 屬 晶 體
離 子 晶 體
微粒種類 分子 原子 金屬陽離子 和自由電子
陰、陽離子
微粒間 相互作用 分子間 作用力 共價鍵 金屬鍵
離子鍵
典型晶體 CO 金剛石晶胞 金 屬 C u
NaCl
【歸納總結(jié)】
共價晶體 分子晶體 離子晶體 金屬晶體
晶體類型之間存在絕對的界限嗎
知識點三過渡晶體與混合型晶體
1.過渡晶體
(1)四類典型晶體是 分子晶體、共價 晶體、金屬 晶體、離子晶體。
事實上，純粹的典型晶體是不多的，大多數(shù)晶體是它們之間的過渡晶 體。四類晶體都有過渡型。
(2)離子晶體和共價晶體的過渡標(biāo)準(zhǔn)是化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)。
若離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)大，則作為 離子晶體 處理；若離子鍵成分的百分 數(shù)小，則作為 共價晶體 處理。
[特別提醒]離子鍵的百分?jǐn)?shù)是依據(jù)電負(fù)性的差值計算出來的，差值越
大，離子鍵的百分?jǐn)?shù)越大。
離子晶體
NaCl
MgCl 離子晶體
AICl 過渡晶體
SiCl 分子晶體
SCl 分子晶體
金屬晶體 Mg S1 P S 分子晶體
Na
第三周期元素的氯化物及其晶體類型
圖2石墨的層狀結(jié)構(gòu) 圖3石墨結(jié)構(gòu)中未參
與雜化的p軌道
2.混合型晶體——石墨
(1)結(jié)構(gòu)模型
圖1石墨晶體中的二維平面結(jié)構(gòu)
(2)結(jié)構(gòu)特點——層狀結(jié)構(gòu)
①同層內(nèi)，碳原子采用sp 雜 化，以 共價鍵 結(jié)合形成 平面六元并環(huán) 結(jié) 構(gòu)(如圖1)。每個碳原子的配位數(shù)為3,有一個未參與雜化的2p 電子， 它的原子軌道垂直于碳原子平面(如圖3)。由于所有碳原子的p軌道相
互平行而且相互重疊，使口軌道中的電子可在整個碳原子平面中運動。
②層內(nèi)的碳原子的核間距為142 pm, 層間距離為335 pm, 說明層間沒有
③ 碳原子與C=C 鍵個數(shù)比為 2:3
化學(xué)鍵相連，是靠 范德華力 維系的(如圖2)。
(3)晶體類型
石墨晶體中，既有 共價鍵，又有 范德華力，且有類似金屬晶體的導(dǎo)電 性，屬于 混合型晶體。
(4)物理性質(zhì)：①導(dǎo)電性；②導(dǎo)熱性；③潤滑性。
共價晶體
分子晶體
335 pm
142 pm
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