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(共42張PPT)
常見的四種晶體類型
根據晶體內部微粒的種類和微粒間的相互作用的不同
將晶體分為四種類型：
晶體類型 構成微粒種類 微粒間的相互作用 實例
離子晶體 陰、陽離子 離子鍵 NaCl
金屬晶體 金屬原子 金屬鍵 Cu
原子晶體 原子 共價鍵 金剛石
分子晶體 分子 分子間作用力 干冰
3.2.1 金屬晶體
學習目標定位
1、知道金屬晶體的概念和特征，能列舉金屬晶體的基本堆積模型，能用金屬鍵理論解釋金屬晶體的物理性質。
一、金屬晶體
1、概念：
金屬晶體是金屬原子通過金屬鍵形成的晶體。
金屬鍵可看作金屬陽離子和“自由電子”之間的強相互作用，而且“自由電子”為整個金屬所有，導致金屬鍵沒有飽和性和方向性，因此金屬晶體可以看作等徑圓球堆積。
2、金屬晶體的堆積模型
金屬晶體可看作是金屬原子在三維空間(一層一層地)堆積而成。其堆積模式有以下四種：
一、金屬晶體
2、金屬晶體的等徑堆積模型
① 非密置層的堆積(包括簡單立方堆積和體心立方密堆積)
② 密置層堆積(包括六方最密堆積和面心立方最密堆積)。
簡單立方堆積
簡單立方堆積是非密置層堆積的一種方式
①簡單立方堆積每一層的排列都與上一層相同。
②配位數為6，空間利用率為52%，空隙率較大。
③常見金屬有Po(釙)
配位數指晶體中一個原子或離子周圍所鄰近的原子或離子的數目
體心立方堆積
體心立方堆積也是非密置層堆積的一種方式
①體心立方堆積每一層的排列都與上一層交錯。
②配位數為 ，空間利用率為
③常見金屬有Na、K、Ba等。
68%
8
六方最密堆積
六方最密堆積是密置層堆積的一種方式
①六方最密堆積排列方式為“…ABAB…”，其堆積特點是B的上層與B的下層兩層中的球的球心相對應。
六方最密堆積
六方最密堆積是密置層堆積的一種方式
②六方最密堆積的俯視圖重復單元是菱形，配位數為 。
③常見金屬有Mg、Zn、Ti等。
12
六方最密堆積
六方最密堆積是密置層堆積的一種方式
④空間利用率為
74%
面心立方堆積
面心立方堆積是密置層堆積的一種方式
①面心立方堆積排列方式為“…ABCABC…”，其堆積特點是A、B、C三層球的球心位置均不同。
面心立方堆積
面心立方堆積是密置層堆積的一種方式
②配位數為 ，空間利用率為 。
③常見金屬有Cu、Ag、Au等。
12
74%
常見的金屬晶體結構模型
實例 Po(釙) Li、Na、K、Ba、W、Fe Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt Mg、Zn、Ti
堆積類型 簡單立方堆積 體心立方密堆積 面心立方最密堆積 六方最密堆積
結構示意圖
配位數
晶胞中的微粒數
空間利用率
6
8
12
12
1
2
4
6
52%
68%
74%
74%
一、金屬晶體
4、金屬的晶體結構與物理性質
(1)延展性規律
① 金屬晶體具有良好的延展性。金屬鍵在整個晶體范圍內起作用，在鍛壓或錘打時，密堆積層的金屬原子之間比較容易產生滑動，但金屬密堆積層之間始終保持著金屬鍵的作用，因此金屬晶體雖然發生了形變但不致斷裂。
② 金屬晶體中原子的堆積方式也會影響金屬的性質，如具有最密堆積結構的金屬的延展性往往比其他結構的延展性好。
一、金屬晶體
4、金屬的晶體結構與物理性質
(2)熔、沸點規律
① 金屬的熔、沸點取決于金屬鍵的強弱，一般金屬原子的價電子數越多，原子半徑越小，金屬晶體內部金屬鍵越強，晶體熔、沸點越高。
② 金屬晶體的熔點差別較大，如 Hg 熔點很低，堿金屬熔點較低，鐵等金屬熔點很高。這是由于金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽離子和自由電子的作用力不同造成的。
③ 同一周期主族金屬單質的熔點由左到右逐漸升高；同一主族金屬單質的熔點自上而下逐漸降低。
④ 合金的熔點低于成分金屬的熔點。
判斷正誤
(1)有陽離子的晶體中一定含有陰離子(　　)
(2)金屬晶體和電解質溶液在導電時均發生化學變化(　　)
(3)金屬晶體只有還原性(　　)
(4)金屬晶體的堆積模型僅與金屬原子的半徑有關(　　)
×
×
√
×
跟蹤強化
2.金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式，六方最密堆積、面心立方最密堆積和體心立方堆積，如圖分別代表著三種晶體的晶體結構，其晶胞內金屬原子個數比為
A.1∶2∶1 B.11∶8∶4
C.9∶8∶4 D.9∶14∶9
A
跟蹤強化
(2)遼寧號航母飛行甲板等都是由鐵及其合金制造的。鐵有δ、γ、α 三種同素異形體，其晶胞結構分別如圖所示。
①γ-Fe、δ-Fe晶胞中含有的鐵原子數之比為______。
②δ-Fe、α-Fe兩種晶體中鐵原子的配位數之比為_______。
③若α-Fe晶胞的邊長為a cm, γ-Fe晶胞的邊長為b cm，則兩種晶體的密度之比為__________。
2∶1
4∶3
b3∶4a3
跟蹤強化
2、金屬鈉晶體的晶胞為體心立方晶胞( )，晶胞的邊長為 a。假定金屬鈉原子為等徑的剛性球，且晶胞中處于體對角線上的三個球相切。則鈉原子的半徑 r 為(　　)
B
常見的金屬晶體結構模型
實例 Po(釙) Li、Na、K、Ba、W、Fe Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt Mg、Zn、Ti
堆積類型
結構示意圖
配位數
晶胞中的微粒數
空間利用率
密度
6
8
12
12
1
2
4
6
52%
68%
74%
74%
簡單立方堆積
體心立方密堆積
面心立方最密堆積
六方最密堆積
3.2.2 離子晶體
東校高二化學組
學習目標定位
1、理解離子鍵、離子晶體的概念，知道離子晶體類型與其性質的聯系。
2、認識晶格能的概念和意義，能根據晶格能的大小，分析晶體的性質。
一、離子晶體模型
1、概念：
離子晶體是陰、陽離子間通過離子鍵結合，在空間呈現有規律的排列所形成的晶體。形成離子晶體的微粒是陰、陽離子，微粒間的作用力是離子鍵。
例如 NaCl、CsCl、MgCl2 等晶體都屬于離子晶體，NaCl離子晶體中，由于Na+、Cl－ 之間的靜電作用沒有方向性，陰離子呈等徑圓球密堆積，陽離子有序地填在陰離子的空隙中，每個離子周圍等距離地排列著異電性離子，被異電性離子包圍。
按照金屬晶體的空間堆積方式，把金屬離子換成大離子，就得到離子晶體的堆積模型，然后電性相反的小離子填入堆積球的空隙中，就得到離子晶體的堆積模型
NaCl 型晶胞
NaCl 的晶胞如圖所示
①晶胞中所含的Na＋數為 ，Cl－數為 。
②陰、陽離子個數比為 ，化學式為NaCl。
③Na＋(Cl－)周圍緊鄰的Cl－(Na＋)構成
④Cl－配位數為 ，Na＋配位數為
⑤Cl－周圍最近且距離相等的Cl－有 個。
⑥Na＋周圍最近且距離相等的Na＋有 個。
配位數指緊鄰的異性電荷的數目，陰陽離子配位數之比等于陰陽離子個數的反比。
4
4
1:1
正八面體。
6
6
12
12
CsCl 型晶胞
CsCl 的晶胞如圖所示
①晶胞中所含的Cs＋數為 ，Cl－數為 。
②陰、陽離子個數比為 ，化學式為CsCl。
③Cs＋(Cl－)周圍緊鄰的Cl－(Cs＋)構成
④Cl－配位數為 ，Cs＋配位數為 。
⑤Cs＋周圍最近且距離相等的Cs＋有 個。
⑥Cl－周圍最近且距離相等的Cl－有 個。
1
1
1:1
正六面體。
8
8
6
6
ZnS 型晶胞
ZnS 的晶胞如圖所示
①晶胞中所含的Zn2＋數為 ，S2－數為 。
②陰、陽離子個數比為 ，化學式為ZnS。
③Zn2＋(S2－)周圍緊鄰的S2－(Zn2＋)構成
④S2－配位數為 ，Zn2＋配位數為 。
⑤Zn2＋周圍最近且距離相等的Zn2＋有 個。
⑥S2－周圍最近且距離相等的S2－有 個。
4
4
1:1
正四面體。
4
4
12
12
CaF2 型晶胞
CaF2 的晶胞如圖所示
①晶胞中所含的Ca2＋數為 ，F－數為 。
②陰、陽離子個數比為 ，化學式為CaF2。
③Ca2＋周圍緊鄰的F－構成
④F－周圍緊鄰的Ca2＋構成
⑤F－配位數為 ，Ca2＋配位數為 ，二者配位數之比等于二者電荷絕對值之比。
⑥Ca2＋周圍最近且距離相等的Ca2＋有 個，F－周圍最近且距離相等的F－有 個。
4
8
2:1
正六面體。
8
12
正四面體。
4
6
常見的離子晶體模型（P101）
晶胞
配位數
晶胞中微粒數
陰、陽離子個數比
化學式
最近且距離相等的同種離子
符合類型物質
Cl－配位數為6，Na＋配位數為6
Cl－配位數為8，Cs＋配位數為8
Zn2＋配位數為4，S2－配位數為4
F－配位數為4，Ca2＋配位數為8
Na＋為4，Cl－為4
Cs＋為1，Cl－為1
Zn2＋為4，S2－為4
F－為8，Ca2＋為4
1∶1
1∶1
1∶1
2∶1
NaCl
CsCl
ZnS
CaF2
Na＋為12，Cl－為12
Cs＋為6，Cl－為6
Zn2＋為12，S2－為12
F－為6，Ca2＋為12
Li、Na、K、Rb的鹵化物，AgF、MgO等
CsBr、CsI、NH4Cl等
BeO、BeS等
BaF2、PbF2、CeO2等
跟蹤強化
1、下列關于NaCl晶體結構的說法中正確的是(　　)
A．NaCl晶體中，陰、陽離子的配位數相等
B．NaCl晶體中，每個Na＋周圍吸引1個Cl－
C．NaCl晶胞中的質點代表一個NaCl
D．NaCl晶體中存在單個的NaCl分子
A
跟蹤強化
2、下列有關離子晶體的敘述中不正確的是(　　)
A．1 mol氯化鈉中有NA個NaCl分子
B．氯化鈉晶體中，每個Na＋周圍距離相等的Cl－共有6個
C．氯化銫晶體中，每個Cs＋周圍緊鄰8個Cl－
D．平均每個NaCl晶胞中有4個Na＋、4個Cl－
A
二、晶格能
(1)概念：將1 mol離子晶體完全氣化為氣態陰、陽離子所吸收的能量。
(2)意義：衡量陰、陽離子間作用力的強弱，晶格能越大，表示離子間作用力越強，離子晶體越穩定。晶格能通常取正值，單位kJ·mol－1。
觀察分析下表，回答下列問題(已知MgO、NaBr與NaCl晶體結構相似)：
離子化合物 NaBr NaCl MgO
離子電荷數 1 1 2
核間距/pm 290 276 205
晶格能/kJ·mol－1 736 787 3 890
熔點/℃ 750 801 2 800
摩氏硬度 <2.5 2.5 6.5
二、晶格能
觀察分析下表，回答下列問題(已知MgO、NaBr與NaCl晶體結構相似)：
①影響晶格能大小的因素有哪些？
②晶格能與晶體的熔點、硬度有怎樣的關系？
③根據離子晶體的形成，推測離子晶體具有怎樣的特性？
離子化合物 NaBr NaCl MgO
離子電荷數 1 1 2
核間距/pm 290 276 205
晶格能/kJ·mol－1 736 787 3 890
熔點/℃ 750 801 2 800
摩氏硬度 <2.5 2.5 6.5
二、晶格能
觀察分析下表，回答下列問題(已知MgO、NaBr與NaCl晶體結構相似)：
①影響晶格能大小的因素有哪些？
影響晶格能的因素：離子所帶的電荷數和陰、陽離子間的距離。晶格能與離子所帶電荷數的乘積成正比，與陰、陽離子間的距離成反比。
離子化合物 NaBr NaCl MgO
離子電荷數 1 1 2
核間距/pm 290 276 205
晶格能/kJ·mol－1 736 787 3 890
熔點/℃ 750 801 2 800
摩氏硬度 <2.5 2.5 6.5
二、晶格能
觀察分析下表，回答下列問題(已知MgO、NaBr與NaCl晶體結構相似)：
②晶格能與晶體的熔點、硬度有怎樣的關系？
結構相似的離子晶體，晶格能越大，形成的離子晶體越穩定，晶體的熔、沸點越高，硬度越大。
離子化合物 NaBr NaCl MgO
離子電荷數 1 1 2
核間距/pm 290 276 205
晶格能/kJ·mol－1 736 787 3 890
熔點/℃ 750 801 2 800
摩氏硬度 <2.5 2.5 6.5
二、晶格能
觀察分析下表，回答下列問題(已知MgO、NaBr與NaCl晶體結構相似)：
③根據離子晶體的形成，推測離子晶體具有怎樣的特性？
離子晶體是由陰、陽離子間通過較強的離子鍵而形成的，所以離子晶體具有較高的熔、沸點，難揮發，硬度較大，離子晶體不導電，熔化或溶于水后能導電。大多數離子晶體能溶于水，難溶于有機溶劑。
離子化合物 NaBr NaCl MgO
離子電荷數 1 1 2
核間距/pm 290 276 205
晶格能/kJ·mol－1 736 787 3 890
熔點/℃ 750 801 2 800
摩氏硬度 <2.5 2.5 6.5
二、晶格能
3、晶格能
(3)影響因素
①陰、陽離子間距。間距越大，晶格能越小。
②陰陽離子所帶電荷數。所帶電荷數越多，晶格能越大。
③離子晶體結構類型。（P102交流·研討）
4．離子晶體的一般性質
(1)熔、沸點：較高，且晶格能越大，熔點越高。
(2)溶解性：一般易溶于水，難溶于非極性溶劑。
(3)導電性：固態時不導電，熔融狀態或在水溶液中導電。
二、晶格能
5. 離子液體(P103 拓展視野)
(1)定義：離子液體是指在室溫和接近室溫時呈液態的鹽類物質，一般由有機陽離子和無機陰離子組成。
(2)應用：有機合成和聚合反應、分離提純以及電化學研究。
判斷正誤
(1)離子晶體一定是離子化合物(　　)
(2)離子晶體中只含離子鍵(　　)
(3)含有離子的晶體一定是離子晶體(　　)
(4)由金屬與非金屬形成的晶體，屬于離子晶體(　　)
(5)離子晶體受熱熔化，破壞化學鍵，吸收能量，屬于化學變化(　　)
√
×
×
×
×
跟蹤強化
3.下列性質中適合離子晶體的是(　　)
①熔點為1 070 ℃，易溶于水，水溶液能導電
②熔點為10.31 ℃，液態不導電，水溶液能導電
③能溶于CS2，熔點為－7.25 ℃，沸點為59.47 ℃
④熔點為97.81 ℃，質軟，導電，密度為0.97 g·cm－3
⑤熔點為－218 ℃，難溶于水 ⑥熔點為3 900 ℃，硬度很大，不導電
⑦難溶于水，固體時導電，升溫時導電能力減弱
⑧難溶于水，熔點較高，固體不導電，熔化時導電
A.①⑧ 　　 B.②③⑥ 　　 C.①④⑦ 　　D.②⑤
A
跟蹤強化
1、下列有關離子晶體的數據大小比較不正確的是(　　)
A．熔點：NaF>MgF2>AlF3
B．晶格能：NaF>NaCl>NaBr
C．陰離子的配位數：CsCl>NaCl>CaF2
D．硬度：MgO>CaO>BaO
A
跟蹤強化
2、下列性質適合于離子晶體的是(　　)
A．熔點1 070 ℃，易溶于水，水溶液能導電
B．熔點10.31 ℃，液態不導電，水溶液能導電
C．能溶于CS2，熔點112.8 ℃，沸點444.6 ℃
D．熔點97.81 ℃，質軟，導電，密度0.97 g·cm－3
A
跟蹤強化
1、如圖是 CaF2 晶體的晶胞示意圖，CaF2 晶體的密度為 a g·cm－3，則晶胞的體積
是__________________________________(只要求列出算式)。

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