第三章 第三节 金属晶体与离子晶体-【新课程能力培养】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2学习手册（人教版）

第三节　 金属晶体与离子晶体 1. 知道金属晶体的结构特点和微粒间的相 互作用, 知道影响金属键强弱的因素, 能从微观视角解释金属晶体的导电性、 导热性、 延展性等宏观性质。 2. 知道离子晶体的结构特点和微粒间的相 互作用, 能以 NaCl 和 CsCl 为例解释典 型离子化合物的某些性质, 能解释不同 离子晶体的熔点差异。 3. 知道介于典型晶体之间的过渡晶体和混 合型晶体是普遍存在的。 　 知识点 1　 金属键与金属晶体 1. 金属晶体 由金属原子组成的单质晶体称为金属 晶体。 除汞外, 金属单质在常温下都是晶体。 在金属晶体中, 金属原子之间通过金属 键相互结合。 合金可能是晶体, 也可能是非晶体 或准晶体 (取决于结构); 可能是纯净 物 (如单一相的金属互化物合金, 如 NaTi、 Mg2Sn、 MgCu2、 CaCu5 ), 也 可 能是混合物。 2. 金属键的电子气理论 金属中, 由于金属元 素的电负性 和电离能较 小, 金 属 原 子容易失去部分或全部价电子成为金属阳离 子 (部分金属阳离子也可能会在某一瞬间获 得电子, 再次成为金属原子, 这应该是一个 动态过程), 失去的价电子不再专属于原来 的金属原子或金属阳离子, 而是被所有金属 原子和金属阳离子所共用, 并在其间自由运 动形成 “电子气”, 金属原子和金属阳离子 就好像 “浸泡” 在 “电子气” 的 “海洋” 之中。 这些不停运动的 “自由电子” 与金 属阳离子之间存在着强烈的相互作用, 这种 相互作用称为金属键 (metallic bond)。 金属键可以看成是由许多金属原子或离 子共用许多电子形成的, 从这个角度上, 可 以将金属键视为特殊的共价键, 因此, 电子 气理论也称改性共价键理论。 但与共价键不 同的是, 金属键没有共价键所具有的饱和性 和方向性。 所有金属单质或者它们的合金都存在金 属键。 3. 影响金属键强弱的因素 金属键本质上是金属阳离子与自由电子 之间的电性作用, 因此, 金属键的强弱可参 照库仑定律 F= k q1q2 r2( ) 来理解, 金属键的强 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 54 第三章　晶体结构与性质　 弱与金属阳离子的半径呈负相关, 与自由电 子数及金属阳离子所带的正电荷数呈正相 关。 即金属的原子半径越小, 价电子数越 多, 所形成的金属阳离子的半径就越小, 电 荷数就越大, 金属键就越强。 4. 金属键的强弱对金属的熔点和硬度的影 响规律 金属键越强, 金属晶体的熔点就越高, 硬度就越大。 同主族金属元素从上到下, 价 电子数相同, 原子半径依次增大, 金属键依 次减弱, 导致熔点降低, 硬度减小。 如第Ⅰ A 族元素单质: Li>Na>K>Rb>Cs; 同周期主 族金属元素从左到右, 价电子数依次增多, 原子半径依次减小, 金属键依次增强, 导致 熔点升高, 硬度增大。 如第三周期金属单质 熔点: Al>Mg>Na。 上述规律仅适用于主族元素的金属单 质, 对于过渡金属, 因有 d 电子等参与成 键, 情况比较复杂, 高中不作要求。 在金属晶体中, 金属原子是靠自由 电子和金属离子间的相互作用结合在一 起的, 金属熔化时, 金属键并没有被破 坏, 只是原子间的距离略有增大, 当金 属由液态变为气态时, 金属键完全被破 坏, 分离成单个原子, 因此, 金属的沸 点往往比熔点高得多。 如钠的熔点为 97. 81 ℃ , 沸点为 882. 9 ℃ 。 1. 金属之最 熔点最低的金属———汞 (-38. 87 ℃) 熔点最高的金属———钨 (3410 ℃ ) 密度最小的金属———锂 (0. 534 g / cm3) 密度最大的金属———锇 (22. 59 g / cm3) 硬度最小的金属———铯 ( 莫氏硬 度: 0. 2) 硬度最大的金属———铬 ( 莫氏硬 度: 9. 0) 延性最好的金属———铂 直径: 1 5000 mm( ) 展性最好的金属———金 厚度: 1 10000 mm( ) 导电性最强的金属———银 最活泼的金属———铯 最稳定的金属———金 2. 金属汞常温下呈液态的原因 在所有金属中, 只有汞在常温下是 呈