3.3 金属晶体与离子晶体 课件-2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

官渡二中：郑碧瑞 3.3 金属晶体与离子晶体 金属晶体 离子晶体 一、金属晶体 1.金属晶体的定义 金属（除汞外）在常温下都是晶体，称其为金属晶体。 金属晶体中，除了纯金属，还有大量的_______。 合金 金属晶体 构成粒子 粒子间的作用力 金属阳离子+自由电子 金属键 2.金属键 金属键的特征 ①自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子，而是在整块固态金属中自由移动。 ②金属键既没有方向性，也没有饱和性。 ③金属晶体与共价晶体一样是一种“巨分子” 2.金属键 金属键的影响因素 金属键 原子半径 价电子数 原子半径越大，价电子数越少， 金属键越弱，反之，金属键越强。 决定 金属的物理性质 熔沸点 延展性 导电性 导热性 金属光泽 ... 金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大。 思考 1.试用金属键解释Na、Mg、Al的熔点逐渐升高的原因。 Na、Mg、Al的原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，熔点逐渐升高。 思考 2.试用金属键解释Na、Li的熔点逐渐升高的原因。 Na、Li的原子半径逐渐减小，价电子数相同，金属键逐渐增强，熔点逐渐升高。 3.金属键理论 金属键的理论 电子气理论 能带理论 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”，被所有原子所共有，从而把所有金属原子维系在一起 4.电子气理论解释金属晶体的物理性质 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。 导热性 4.电子气理论解释金属晶体的物理性质 自由电子在运动时与金属阳离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传递给金属阳离子。自由电子与金属阳离子频繁碰撞，把能量从温度高的部分传递到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。 4.电子气理论解释金属晶体的物理性质 金属光泽 由于金属内部原子以最紧密堆积状态排列，且存在自由电子，所以当光线照射到金属表面时，自由电子可以吸收所有频率的光并很快放出，使金属不透明且具有金属光泽。而金属在粉末状态时，晶格排列不规则，吸收可见光后反射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。 4.电子气理论解释金属晶体的物理性质 导电性 在金属晶体中，存在许多自由电子，这些电子移动是没有方向的，但是在外加电场的作用下，自由电子就会发生定向移动，形成电流，使金属表现出导电性。 二、离子晶体 1.离子晶体 由阴离子和阳离子相互作用而形成的晶体，叫做离子晶体。 常见的离子晶体：强碱、活泼金属的氧化物和过氧化物、大多数盐。 离子晶体 构成粒子 粒子间的作用力 阳离子+阴离子 离子键 2.离子键 阴阳离子间通过静电作用所形成的强烈的相互作用叫做离子键。 离子键的特征 ①离子键的本质是静电作用，包括静电引力和斥力。 ②离子键没有方向性和饱和性。 离子键的影响因素 离子键 阴、阳离子的电荷数 离子半径 阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，反之，离子键越弱。 决定 离子晶体的物理性质 熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩，水溶液或者熔融状态下导电。 离子键越强，离子晶体的熔沸点越高，硬度越大。 3.常见离子晶体的结构 NaCl晶胞 （1）每个晶胞含钠离子、氯离子的个数： （2）配位数 每个Na＋周围与之等距且距离最近的Cl－有____个。 6 它们所围成的空间几何构型是 。 正八面体 Na＋ Cl－ （3）每个Na＋周围与之等距且距离最近的Cl－有___个，Na＋有___个。 每个Cl－周围与之等距且距离最近的Na＋有____个，Cl－有____个。 6 12 6 12 （4）若晶胞参数为a pm，则氯化钠晶体的密度为 g·cm－3。 常用到的单位换算: 1m=102cm=109nm=1012pm。 3.常见离子晶体的结构 CsCl晶胞 （1）每个晶胞含铯离子、氯离子的个数： Cs＋：1 （2）配位数 每个Cs＋周围与之等距且距离最近的Cl－有____个。 它们所围成的空间几何构型是 。 8 正六面体 （3）每个Cs＋周围与之等距且距离最近的Cl－有___个，Cs＋有___个。 每个Cl－周围与之等距且距离最近的Cs＋有____个，Cl－有____个。 8 6 8 6 （4）若晶胞参数为a pm，则氯化铯晶体的密度为 g·cm－3。 思考 1.含金属阳离子的晶体一定是离子晶体吗？ 2.含有阴离子的晶体一定含有金属离子吗？ 3.NaCl的熔点为801 ℃，CsCl的熔点为645 ℃，试解释其原因。 不一定。也可能是金属晶体。 含有阴离子的晶体，一定含有阳离子，但不一定是金属阳离子， 如铵盐。 Na＋、Cs＋所带电荷一样，但Na＋的半径小于Cs＋的半径，NaCl中 的离子键强于CsCl中的离子键，所以NaCl的熔点高于CsCl的熔点。 官渡二中：郑碧瑞 3.3 金属晶体与离子晶体 过渡晶体与混合型晶体 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体 存在微粒 阴阳离子 原子 分子 金属离子、自由电子 微粒间作用 离子键 共价键 分子间作用力 金属键 主要性质 硬而脆，易溶于极性溶剂，熔化时能够导电，溶沸点高 质地硬，不溶于大多数溶剂，导电性差，熔沸点很高 硬度小，水溶液能够导电，溶沸点低 金属光泽，是电和热的良导体，熔沸点高或低 实例 食盐晶体 金刚石 NH3、HCl 镁、铝 知识回顾 知识回顾 典型晶体回顾 纯粹的典型晶体是不多的 大多数晶体是介于典型晶体之间的晶体 过渡晶体 一、过渡晶体 思考 观察教材P89页表3-4，你可以结论？ 氧化物 离子键的百分数I% 62 50 41 33 化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键 既不是纯粹的离子晶体，也不是纯粹的共价晶体 离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体 当作离子晶体处理 当作共价晶体处理 离子键的百分数取决于电负性的差值， 电负性差值越大，离子键的百分数越大。 离子键成分的百分数更小 共价键不再贯穿整个晶体 分子晶体 1.过渡晶体 (1)四类典型晶体是分子晶体、共价晶体、金属晶体、离子晶体。 (2)离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。离子键成分的百分数大，作为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，作为共价晶体处理。 (3)Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7七种氧化物中从左到右，离子键成分的百分数越来越小，其中作为离子晶体处理的是Na2O、MgO；作为共价晶体处理的是Al2O3、SiO2；作为分子晶体处理的是P2O5、SO3、Cl2O7。 一、过渡晶体 1.混合型晶体——石墨 (1)结构特点——层状结构 ①同层内，碳原子采用SP2杂化，以共价键相结合形成平行六元并环 结构。所有碳原子的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。 ②层与层之间以范德华力相结合。 (2)晶体类型 石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合晶体。 (3)物理性质：①导电性，②导热性，③润滑性。 二、混合型晶体 思考 1.石墨晶体中，层内C—C的键长为142 pm，而金刚石中C—C的键长为154 pm，回答下列问题。 (1)熔点：石墨____(填“＞”“＜”或“＝”)金刚石。 (2)石墨中C—C的键长小于金刚石中C—C键长的原因： ＞ 金刚石中只存在C—C的σ键，而石墨中层内的C—C不仅存在σ键，还存在π键，电子层重叠程度大，所以C—C的键长短。 思考 2.石墨晶体中，每个C原子参与_____个C—C和______个六元环的形成，而每个键被_____个C原子共用，故每一个六元环平均占有____个C原子，C原子数与C—C数之比为________。 3 3 2 2 2∶3 思考 3.石墨晶体是层状结构(如图)，以下有关石墨晶体的说法正确的一组是 ①石墨中存在两种作用力 ②石墨是混合型晶体 ③石墨中的C为sp2杂化 ④石墨熔点、沸点都比金刚石低 ⑤石墨中碳原子数和C—C数之比为1∶2 ⑥石墨和金刚石的硬度相同 ⑦石墨层内导电性和层间导电性不同 ⑧每个六元环完全占有的碳原子数是2 A.全对　　B.除⑤外　　C.除①④⑤⑥外　　D.除⑥⑦⑧外 √ $$