第3章 第3节 金属晶体与离子晶体(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中化学选择性必修2（人教版2019 双选）

第三节|金属晶体与离子晶体 (一)金属键 概念 金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用称为金属键 本质 金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。这一理论称为“电子气理论” 成键粒子 金属阳离子和自由电子 存在 金属单质或合金中 影响 ①金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越小，价电子数越多，金属键越强；反之，金属键越弱。 ②金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大 (二)金属晶体 组成 除纯金属外，还有大量合金，大多数合金以一种金属为主要组成，如碳钢、锰钢、不锈钢的主要成分为铁；黄铜、青铜、白铜的主要成分为铜 [微思考] 金属晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高吗？ 提示：不是。金属晶体的熔点差异很大，如钨熔点很高，超过3 000 ℃，有的则很低，如汞在常温下为液体。 [微提醒] ①大多数情况下，温度越高，金属的导电能力越弱。 ②一般情况下，合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。 性质 ①“电子气理论”解释金属的性质 延展性 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属有良好的延展性 导电性 电子气在电场中定向移动，所以金属具有良好的导电性 电导率 电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞解释金属的电导率随温度升高而降低的现象 ②金属键的强弱决定着金属晶体的性质 金属原子半径越小，价电子数越多，金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。金属键强度差别较大，如金属钠的熔点较低、硬度较小，而钨是熔点最高的金属、铬是硬度最大的金属 (三)离子晶体 概念 由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体 [微思考] 含金属阳离子的晶体一定是离子晶体吗？ 提示：不一定，也可能是金属晶体。 [微点拨] 离子晶体中所谓的“配位数”就是看离该离子最近的“异性”离子的个数。如NaCl晶体中Cl－的配位数是6(即距Cl－最近的Na＋有6个)。 结构特点 ①构成微粒：阳离子和阴离子。 ②微粒间的作用力：离子键 典型离子晶体的结构 晶体类型 NaCl CsCl 晶胞 结构 特点 1个Na＋周围距离相等且最近的Cl－有6个；1个Cl－周围距离相等且最近的Na＋有6个 1个Cs＋周围距离相等且最近的Cl－有8个；1个Cl－周围距离相等且最近的Cs＋有8个 一般物理性质 熔、沸点 熔、沸点较高，难挥发 硬度 硬度较大，难于压缩 导电性 固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电 (四)过渡晶体与混合型晶体 过渡晶体 概念 纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体之间的过渡晶体 [微点拨] (1)石墨晶体中，既有共价键，又有范德华力，所以属于混合型晶体。 (2)由于碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，在外电场作用下，可以定向移动，所以石墨具有导电性。 示例 离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的百分数/% 62 50 41 33 混合型晶体 (1)石墨的结构模型 (2)结构特点：①同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成平面六元并环结构。所有碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。②层与层之间以范德华力相结合 　　　　　　　　　　　　　　　　 [新知探究(一)] 金属晶体的结构与性质 [理解与辨析能力] [发展认知] 1．金属键的理解 金属键无方向性和饱和性 晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性 金属键的强弱比较 一般来说，金属键的强弱主要取决于金属元素原子的半径和价电子数。原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；原子半径越小，价电子数越多，金属键越强 2．金属晶体的典型性质 具有良好的导电性 金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动 具有良好的导热性 金属的导热性是自由电子在运动时与金属离子碰撞而引起能量的交换，从而使能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度 具有良好的延展性 因为金属键没有方向性，所以当金属受到