資源簡介

(共24張PPT)
3.3.3 過渡晶體與混合型晶體
核心素養目標
宏觀辨識與微觀探析
能從宏觀上認識過渡晶體和混合型晶體的獨特性質，如石墨的良好導電性與潤滑性等。同時，從微觀角度理解其內部微粒的排列方式、相互作用，如過渡晶體中離子鍵、共價鍵、金屬鍵等不同鍵型的混合，以及混合型晶體中不同類型作用力的協同，建立起宏觀性質與微觀結構之間的聯系。
證據推理與模型認知
通過對各類晶體性質實驗數據的分析，推理出晶體所屬類型，構建過渡晶體和混合型晶體的結構模型。運用模型解釋相關性質，預測新晶體的可能性質，培養基于證據進行推理和構建模型的能力。
證據推理與模型認知
認識到晶體材料在生產生活中的重要應用。以嚴謹的科學態度對待晶體研究，關注晶體材料的發展對社會和環境的影響，培養社會責任感。
學習重難點
重點
1.理解過渡晶體和混合型晶體的概念，掌握其與離子晶體、分子晶體、原子晶體和金屬晶體的區別。
2.掌握典型過渡晶體和混合型晶體的結構特點，包括微粒的排列方式、作用力類型及分布。
3.能夠根據晶體的性質判斷晶體類型，尤其是過渡晶體和混合型晶體，并能解釋相關性質產生的原因。
難點
1.準確分析過渡晶體中復雜的化學鍵和作用力情況，判斷不同作用力對晶體性質的影響程度。
2.理解混合型晶體中不同類型作用力如何協同決定晶體的綜合性質，如石墨中范德華力、共價鍵對其導電性、潤滑性和穩定性的共同作用機制。
過渡晶體
PART 01
1.過渡晶體
鈉的鹵化物（NaX）和硅的鹵化物（SiX4）的熔點如圖所示，請根據所學知識解釋熔點變化的原因。
NaF
NaCl
NaBr
NaI
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
從NaX的構成來看，其構成為活潑金屬與較活潑的非金屬構成，屬于典型的離子晶體
鈉的鹵化物(NaX)：
而離子鍵的強弱，與離子所帶電荷成正比，與離子半徑成反比，從F-離子到I-，離子半徑增大，離子鍵強度減弱，故晶體熔點逐漸降低
1.過渡晶體
鈉的鹵化物（NaX）和硅的鹵化物（SiX4）的熔點如圖所示，請根據所學知識解釋熔點變化的原因。
NaF
NaCl
NaBr
NaI
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
硅的鹵化物(SiX4)：
分子晶體熔化時需克服分子間作用力或氫鍵，熔點較低；共價晶體需克服共價鍵，熔點較高；由圖可知：SiX4為分子晶體
硅的鹵化物屬于分子晶體，熔化時，克服分子間作用力，而硅的鹵化物組成與結構相似，故相對分子質量越大，分子間作用力越強，所以熔點逐漸升高。
回顧——判斷晶體類型
金屬晶體：金屬單質和合金，如：K、Cu、Mg
離子晶體：離子化合物，如：NaCl、CsCl
分子晶體：多數的非金屬單質和共價化合物，如：干冰、冰、碘單質
共價晶體：少數的非金屬單質和共價化合物，如：金剛石、SiO2
從物質類別的角度
離子晶體：熔點差異較大，融化時需要克服離子鍵
分子晶體：熔點較低，融化時需要克服分子間作用力或氫鍵
共價晶體：熔點較高，融化時需要克服共價鍵
從性質的角度
1.過渡晶體
鈉的鹵化物（NaX）和硅的鹵化物（SiX4）的熔點如圖所示，請根據所學知識解釋熔點變化的原因。
NaF
NaCl
NaBr
NaI
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
TiF4
TiCl4
TiBr4
TiI4
鈦的鹵化物(TiX4)：
根據所學和實驗圖像推測：
TiF4是離子化合物，熔點較高TiCl4 、 TiBr4、TiI4是共價化合物。
1.過渡晶體
共價晶體 分子晶體 離子晶體 金屬晶體
我們已經討論了分子晶體、共價晶體、金屬晶體、和離子晶體等四類典型晶體。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。事實上，純粹的典型晶體是不多的，大多數晶體是它們之間的過渡晶體。
1.過渡晶體
幾種氧化物的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
離子鍵的百分數是依據電負性的差值計算出來的，差值越大，離子鍵的百分數越大。
電負性差值 2.6 2.3 2.0 1.7
1.過渡晶體
幾種氧化物的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
由表可知，表中的4種氧化物晶體中的化學鍵既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價鍵，這些晶體既不是純粹的離子晶體也不是純粹的共價晶體，只是離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體。
一般，當電負性的差值>1.7時，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
1.過渡晶體
以下為第三周期元素最高價氧化物的晶體類型，你能解釋下列變化嗎？
共價晶體
離子晶體
分子晶體
第三周期元素從左到右，電負性逐漸增強，與氧元素的電負性差值逐漸減小，離子鍵成分的百分數逐漸減小。晶體類型從離子晶體，過渡到共價晶體，最后到分子晶體。
Na2O
離子
晶體
MgO
離子
晶體
Al2O3
離子
晶體
SiO2
共價
晶體
P2O5
分子
晶體
SO3
分子
晶體
Cl2O7
分子
晶體
2.過渡晶體的概念
離子鍵、共價鍵、金屬鍵等都是化學鍵的典型模型，但是，原子之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，即使組成簡單的晶體，也可能是介于離子晶體、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。
四類晶體都有過渡型。偏向離子晶體的過渡晶體在許多性質上與純粹的離子晶體接近，因而通常當作離子晶體來處理，如NaO2等。同樣，偏向共價晶體的過渡晶體則當作共價晶體來處理，如Al2O3、SiO2等。
共價晶體 分子晶體 離子晶體 金屬晶體
混合型晶體
PART 02
1.石墨晶體
回顧一下：
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？是什么造成了這種差異？
金剛石
熔點很高、質地堅硬、不能導電(電導率=2.11×10-13s/m)
熔點很高 、質地較軟、導電性好(電導率=2.11×103s/m)
石墨
1.石墨晶體
金剛石的結構特點。
在金剛石中,C采取sp3雜化，每個碳原子以共價單鍵對稱地與4個碳原子結合，C-C-C夾角為109°28`。金剛石中的碳采取sp3雜化軌道形成共價鍵的三維骨架結構。金剛石是共價晶體。因此具有較高的熔點和硬度。
金剛石內部碳原子的排列情況
金剛石的晶胞
1.石墨晶體
石墨的結構特點：
石墨晶體中的二維平面結構
①石墨晶體中的每個碳原子采取sp2雜化，形成3個sp2雜雜化軌道，分別與相鄰的3個碳原子的sp2雜化軌道重疊形成σ鍵，6個碳原子在同一平面上形成正六邊形的環，伸展形成平面六元并環結構。
②石墨晶體是層狀結構的，層內的碳原子的核間距為142 pm，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。
石墨的層狀結構
1.石墨晶體
石墨的結構特點：
③每個碳原子還有1個與碳環平面垂直的未參與雜化的2p軌道，并含有1個未成對電子，這些2p軌道互相平行，并垂直于碳原子sp2雜化軌道構成的平面。
石墨結構中未參與雜化的p軌道
④由于所有的p軌道相互平行而且相互重疊，使p軌道中的電子可在整個碳原子平面中運動。因此，石墨有類型金屬晶體的導電性，而且，由于相鄰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的方向。
2.混合型晶體
石墨的晶體類型
石墨晶體中的既存在共價鍵又存在范德華力，同時還存在類似金屬鍵的作用力，兼具共價晶體、分子晶體、金屬晶體的特征，因此石墨晶體是一種典型的混合型晶體。
混合型晶體的概念
有一些晶體，晶體內可能同時存在著若干種不同的作用力，具有若干種晶體的結構和性質，這類晶體稱為混合型晶體。
導電性
導熱性
潤滑性
隨堂訓練
1.判斷正誤。(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)
(1)純粹的典型晶體是沒有的 (　 　)
(2)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 (　 　)
(3)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限于晶體微觀空間的一個個分子中 (　 　)
(4)四類晶體都有過渡型 (　 　)
(5)石墨的二維結構內，每個碳原子的配位數為3 (　 　)
(6)石墨的導電只能沿石墨平面的方向進行 (　 　)
(7)石墨晶體層與層之間距離較大，所以石墨的熔點不高 (　 　)
隨堂訓練
2．下列說法錯誤的是（ ）
A．氣態和液態物質都是由分子構成的
B．超分子的重要特征是分子識別和自組裝
C．大多數晶體都是四種典型晶體之間的過渡晶體
D．石墨晶體中既有共價鍵和范德華力又有類似金屬的導電性屬于混合型晶體
A
隨堂訓練
3．下列說法不正確的是（ ）
A．Al2O3是偏向離子晶體的過渡晶體，當作離子晶體來處理：SiO2是偏向共價晶體的過渡晶體，當作共價晶體來處理
B．Na2O 中離子鍵的百分數為62%，則Na2O不是純粹的離子晶體，是離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體
C．Na2O通常當作離子晶體來處理，因為Na2O是偏向離子晶體的過渡晶體，在許多性質上與純粹的離子晶體接近
D．分子晶體、共價晶體、金屬晶體和離子晶體都有過渡型
A
隨堂訓練
4．黑鱗的晶體結構是與石墨類似的層狀結構，如圖所示。下列有關說法不正確的是（ ）
A．黑磷晶體中片層間作用力為范德華力
B．黑磷與白磷均可導電
C．黑磷晶體的熔沸點比白磷高
D．1 mol黑磷晶體中含有1.5 mol P-P鍵
B
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