内容正文:
第2节 几种简单的晶体结构模型
第1课时 金属晶体、离子晶体
[素养发展目标] 1.能用金属键和离子键的知识解释金属晶体或离子晶体的物理性质。 2.了解常见金属晶体的结构和常见离子晶体的晶胞结构。 3.了解晶格能的概念及含义。
一、金属晶体
1.概念及特征
概念
①金属原子通过
②金属键形成的晶体
成键微粒
③金属阳离子和“自由电子”
微粒间作用力
④金属键
晶体的堆积形式
等径圆球的堆积
2.常见金属晶体的结构
常见金属
Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt
Li、Na、K、Ba、W、Fe
Mg、Zn、Ti
结构示意图
3.物理性质
金属晶体具有⑤金属光泽,通常有良好的⑥导电、导热和延展性
二、离子晶体
1.概念
阴、阳离子通过离子键结合,在空间呈现周期性的重复排列而形成的晶体。
2.晶体类型
晶体类型
NaCl型
CsCl型
ZnS型
CaF2型
晶胞
配位数
6
8
4
实例
Li、Na、K和Rb的卤化物,AgF、MgO等
CsBr、CsI、NH4Cl等
BeO、BeS等
BaF2、PbF2、CeO2等
3.晶格能
(1)概念:将1 mol离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量。
(2)意义:衡量离子键的强弱。晶格能越大,表示离子键越强,离子晶体越稳定。
(3)影响因素
①晶格能与阴、阳离子所带电荷以及阴、阳离子间的距离有关。
②与离子晶体的结构类型有关。
4.特性
(1)熔点、沸点较高,而且随着离子电荷的增加,离子间距的缩短,晶格能增大,熔点升高。
(2)一般易溶于水,而难溶于非极性溶剂。
(3)在固态时不导电,熔融状态或在水溶液中能导电。
学生用书第59页
1.金属的下列性质中和金属晶体的结构无关的是( )
A.良好的导电性 B.反应中易失电子
C.良好的延展性 D.良好的导热性
B [金属的物理性质是由金属晶体所决定的,A、C、D三项都是金属共有的物理性质,这些性质都是由金属晶体所决定的。B项,金属易失电子是由金属原子的结构决定的,和晶体结构无关。]
2.下列有关离子晶体的叙述不正确的是( )
A.1 mol氯化钠中有NA个NaCl分子
B.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离最近且相等的Cl-共有6个
C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻8个Cl-
D.平均每个NaCl晶胞中有4个Na+、4个Cl-
A [氯化钠属于离子晶体,不存在NaCl分子,故A项错误;由NaCl晶胞结构知B、D两项正确;由CsCl晶胞结构知C项正确。]
探究一 金属晶体的结构及性质
1.金属在发生变形延展时,金属键断裂吗?
提示:不断裂。
2.金属在通常状况下都是晶体吗?金属晶体的性质与哪些因素有关?
提示:不是,如汞。金属键和金属原子的堆积方式决定金属的性质。
3.影响金属键强弱的因素是什么?
提示:金属阳离子的半径大小和“自由电子”数目(或金属阳离子所带电荷数)的多少。
1.典型金属晶体的结构特点
配位数:原子周围距离最近且相等的原子数目。
晶胞
配位数
晶胞中所含原子数
12
4
8
2
12
6
2.金属物理性质的解释
3.金属晶体熔点的影响因素
(1)金属晶体熔点的高低取决于金属键的强弱,一般金属原子的价电子数越多,原子半径越小,金属晶体内部金属键越强,晶体熔点越高。
(2)金属晶体的熔点差别较大,如Hg熔点很低,碱金属熔点较低,铁、钨等金属熔点很高。这是由于金属晶体的结构、金属阳离子和“自由电子”的作用力的强弱不同。
学生用书第60页
(3)一般,同一周期主族元素金属单质的熔点从左到右逐渐升高;同一主族元素金属单质的熔点自上而下逐渐降低。
(4)合金的熔点一般低于成分金属的熔点。
1.要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点高低和硬度大小一般取决于金属键强弱,而金属键强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是( )
A.金属铝的熔点小于金属镁
B.碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐升高的
C.金属铝的硬度大于金属钠
D.金属镁的硬度小于金属钙
C [镁离子比铝离子的半径大而所带的电荷少,所以金属镁比金属铝的金属键弱,熔点低、硬度小;从Li到Cs,离子的半径是逐渐增大的,所带电荷相同,金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,硬度逐渐减小;因铝离子的半径小而所带电荷多,使金属铝比金属钠的金属键强,金属铝比金属钠的熔点高、硬度大;因镁离子的半径小而所带电荷相同,使金属镁比金属钙的金属键强,金属镁比金属钙的熔点高、硬度大。]
探究二 离子晶体的结构与性质
1.离子晶体的化学式是表示真正的分子构成吗?
提示:不是。离子晶体的化学式仅代表晶体中阴、阳离子个数比,