3.3金属晶体与离子晶体-2023-2024学年高二化学同步教学讲义（人教版2019选择性必修2）

第三节 金属晶体与离子晶体 知识解读·必须会 知识点一 金属键 1.金属键的含义 金属阳离子和自由电子间形成的强烈的相互作用称为金属键。 （1）成键粒子：金属阳离子和自由电子。 （2）实质：电性（静电）作用。 （3）存在：金属键存在于所有金属和合金中。 2.金属键的本质 描述金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。该理论把金属键描述为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。 3.金属键的特征 金属键没有饱和性和方向性。金属阳离子可以看作等径圆球，从不同方向与其他阳离子和自由电子间产生作用力，因此，金属键没有饱和性和方向性，且金属晶体中原子采用紧密堆积的方式。 4.影响金属键强弱的主要因素 影响金属键强弱的主要因素有金属原子的原子半径和单位体积内自由电子的数目及金属阳离子所带电荷的多少。 金属原子半径越小，单位体积内自由电子数越多，金属阳离子所带电荷越多，金属键越强。如金属键Na<Mg<Al。 知识点二 金属晶体 1.金属晶体的概念 金属（除汞外）在常温下都是晶体，称其为金属晶体。 2.金属晶体的结构特征 （1）构成金属晶体的粒子是金属阳离子和自由电子。 （2）在金属晶体中不存在单个分子。 （3）金属晶体中金属阳离子被自由电子所包围。 3.用“电子气理论”解释金属的物理性质 （1）金属的导电性：在金属晶体中充满着带负电性的“电子气”，“电子气”的运动没有固定方向，但在外加电场的作用下，“电子气”会发生定向移动而形成电流，所以金属容易导电。 （2）金属的导热性：金属容易导热，这是由于“电子气”中的自由电子与金属原子频繁碰撞从而把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。 （3)金属的延展性：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，所以在各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下发生形变也不易断裂。因此，金属都有良好的延展性，如下图所示。 （4）有金属光泽：由于自由电子可吸收所有不同频率的光，然后很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。 （5)金属的熔、沸点：金属的熔、沸点取决于金属键的强弱。金属键越强，金属的熔、沸点越高（金属的硬度也越大）。 知识点三 离子键 1.离子键的概念 阴、阳离子之间通过静电作用而形成的化学键叫离子键。 2.离子键的形成条件 当两种元素的原子间形成离子键时，必须一方（金属）具有较强的失电子能力，同时另一方（非金属）具有较强的得电子能力。一般应满足两种元素的电负性之差大天1.7这一条件，即活泼金属与活泼非金属之间一般形成离子键。绝大多数金属离子（或NH4+）与含氧酸根离子之间形成离子键。 3.离子键的特征 ①没有饱和性 这是因为阴、阳离子在各个方向上都可以与带相反电荷的离子发生静电作用（没有方向性）； ②没有方向性 在静电作用能够达到的范围内，只要空间条件允许，一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子（没有饱和性）。 知识点四 离子晶体 1.离子晶体的概念 由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体，叫作离子晶体。通常情况下，离子化合物都是固体，属于离子晶体。 （1）离子晶体的构成粒子：阳离子和阴离子。 （2）离子晶体中的作用力：阴、阳离子间以离子键结合，离子内可能有共价键。 （3）在离子晶体中无分子。如NaCl、CsCl只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式，不是分子式。 （4）全部由非金属元素形成的晶体也有可能是离子晶体，如铵盐。 （5）离子晶体中，每一个阴（或阳）离子周围排列的带相反电荷的离子的数目都是固定的，不是任意的。 2.离子晶体的结构特征 离子晶体为不等径圆球（阴、阳离子半径不同）的密堆积。 原因：离子键无饱和性和方向性。 3.典型离子晶体的结构 （1）NaCl晶体的结构 ①在NaCl晶体中，每个Na+周围同时吸引着6个Cl－，每个Cl－ 周围也同时吸引着个Na+（可以判断晶体的化学式为NaC1）。这6个Cl－（或Na+）围成一个正八面体。阴、阳离子的配位数均为6。 ②在NaCl晶体中，每个Na+周围与它最近且等距的Na+有12个。每个Na+周围与它最近且等距的Cl－有6个，每个Cl－周围与它最近且等距的Cl－也有12个（同层4个，上层4个，下层4个）。 ③在NaCl晶胞（如图所示）中，含Na+的个数为1+12×=4，含Cl－的个数为6×+8×=4，晶胞的组成为“Na4Cl4”。 （2）CsCl晶体的结构 ①在CsCl晶体中，每个Cs+周围同时吸引着8个Cl－，每个Cl－周围