第2課時(shí)金屬晶體與離子晶體第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三節(jié)金屬晶體與離子晶體溫故知新1.我們已經(jīng)學(xué)過(guò)三種類(lèi)型的晶體類(lèi)型，它們的組成微粒和相互作用力是什么樣的？分子晶體：由分子組成，作用力是分子間作用力共價(jià)晶體：由原子組成，作用力是共價(jià)鍵金屬晶體：由金屬陽(yáng)離子和自由電子組成，作用力是金屬鍵2.你認(rèn)為食鹽晶體由哪些微粒構(gòu)成？粒子間的作用力是什么？NaCl晶體由鈉離子和氯離子組成，粒子間的作用力是離子鍵。二、離子晶體離子晶體是由陽(yáng)離子和陰離子相互作用而形成的晶體。1.離子晶體的組成與特點(diǎn)（1）以氯化鈉為例，說(shuō)說(shuō)離子晶體一般呈現(xiàn)出怎樣的特點(diǎn)？【思考討論】離子晶體一般具有較高的熔、沸點(diǎn)；有一定的硬度，但沒(méi)有延展性，碾壓時(shí)會(huì)碎裂成粉末；固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，加熱熔融后可以導(dǎo)電；多數(shù)離子晶體為無(wú)色晶體，小顆粒為白色顆粒。二、離子晶體離子晶體種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)多樣，下圖為氯化鈉和氯化銫兩種離子晶體的晶胞。2.離子晶體的多樣性大家利用橡皮泥和牙簽制作二者的晶胞模型，并觀察對(duì)比二者的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。二、離子晶體（2）氯化鈉晶胞中，氯離子和鈉離子分布在什么位置？平均每個(gè)晶胞占有幾個(gè)氯離子和鈉離子？每個(gè)氯離子周?chē)嚯x最近且相等的鈉離子有幾個(gè)？每個(gè)鈉離子周?chē)嚯x最近且相等的氯離子有幾個(gè)？【思考討論】氯離子分布在8個(gè)頂點(diǎn)和6個(gè)面的面心；鈉離子分布在12條棱的棱心和體心。平均每個(gè)晶胞占有4個(gè)氯離子和4個(gè)鈉離子。每個(gè)氯離子周?chē)嚯x最近且相等的鈉離子有6個(gè)，分別在上下左右前后。每個(gè)鈉離子周?chē)嚯x最近且相等的氯離子有6個(gè)，分別在上下左右前后。二、離子晶體（3）氯化銫晶胞中，氯離子和銫離子分布在什么位置？平均每個(gè)晶胞占有幾個(gè)氯離子和銫離子？每個(gè)氯離子周?chē)嚯x最近且相等的銫離子有幾個(gè)？每個(gè)氯離子周?chē)嚯x最近且相等的銫離子有幾個(gè)？【思考討論】氯離子分布在8個(gè)頂點(diǎn)；銫離子分布在體心。平均每個(gè)晶胞占有1個(gè)氯離子和1個(gè)銫離子。每個(gè)氯離子周?chē)嚯x最近且相等的銫離子有8個(gè)，分別立方體的八個(gè)頂點(diǎn)上。每個(gè)銫離子周?chē)嚯x最近且相等的氯離子有8個(gè)，分別立方體的八個(gè)頂點(diǎn)上。二、離子晶體（4）從離子結(jié)構(gòu)的角度分析，為什么氯化鈉、氯化銫晶胞中，銫離子周?chē)穆入x子數(shù)量比鈉離子周?chē)臄?shù)量要多？【思考討論】由于陽(yáng)離子和陰離子之間的靜電作用沒(méi)有方向性，因此在條件允許的情況，陽(yáng)離子周?chē)鷷?huì)盡可能多的吸引陰離子。鈉離子的半徑遠(yuǎn)小于銫離子的半徑，因此鈉離子周?chē)目臻g較小，能容納的氯離子數(shù)量少。二、離子晶體2.離子鍵的強(qiáng)度

二、離子晶體離子晶體的熔、沸點(diǎn)高低可直觀反映出離子鍵強(qiáng)弱。離子鍵越強(qiáng)，熔化、沸騰時(shí)吸收的能量越多，熔、沸點(diǎn)越高。熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃NaCl8011413CsCl6451290例如，陰陽(yáng)離子均為1個(gè)電荷，鈉離子半徑小于銫離子半徑，氯化鈉的熔、沸點(diǎn)高于氯化銫。熔點(diǎn)/℃NaCl801Na2O1132MgO2852例如，以氧化鈉為參照，將氧離子換為半徑更大，電荷更小的氯離子，熔點(diǎn)下降；將陽(yáng)離子換為半徑更小，電荷更高的鎂離子，熔點(diǎn)上升。二、離子晶體（5）我們知道，金屬的熔點(diǎn)差異很大，鎢的熔點(diǎn)為3410℃，而常溫下，汞卻是液體。離子晶體的熔點(diǎn)是不是也差異很大呢？查找下列離子化合物的熔點(diǎn)，并與同學(xué)交流?！舅伎加懻摗炕衔锶埸c(diǎn)/℃化合物熔點(diǎn)/℃CaONa2SO4CuCl2Ca2SiO4NH4NO3Na3PO4BaSO4CH3COOCsLiPF6NaNO2二、離子晶體【思考討論】化合物熔點(diǎn)/℃化合物熔點(diǎn)/℃CaO2613Na2SO4884CuCl2620Ca2SiO42130NH4NO3169.6Na3PO4340BaSO41580CH3COOCs194LiPF6200(分解溫度)NaNO2270由表中數(shù)據(jù)可知，離子晶體的熔點(diǎn)差異也較大。事實(shí)上，有的離子化合物常溫下就能呈現(xiàn)液態(tài)，它們就是離子液體！請(qǐng)大家閱讀88頁(yè)離子液體的材料，關(guān)注離子液體陰陽(yáng)離子具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？二、離子晶體除氯化鈉、氯化銫這樣簡(jiǎn)單的離子晶體，實(shí)際上，大量離子晶體的陰離子或陽(yáng)離子不是單原子離子，有的還存在電中性分子（如H2O、NH3等）。例如，CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、Cu(NH3)4SO4·H2O等。在這些離子晶體中還存在共價(jià)鍵、氫鍵等。需要注意的是，晶體中也存在范德華力，只是當(dāng)能量份額很低時(shí)不提及。貫穿整個(gè)晶體的主要作用力仍是陰、陽(yáng)離子之間的作用力。3.其他更復(fù)雜的離子晶體二、離子晶體（6）下圖是硫酸銅晶體的結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)示意圖討論CuSO4·5H2O中存在怎樣的作用力？【思考討論】銅離子和硫酸根之間是離子鍵，銅離子和水分子之間是配位鍵（下節(jié)學(xué)習(xí)），水分子中存在氫氧共價(jià)鍵，水分子間存在氫鍵和范德華力，水分子和硫酸根之間存在氫鍵，硫酸根中存在硫氧共價(jià)鍵。三、過(guò)渡晶體與混合型晶體我們已經(jīng)討論了分子晶體、共價(jià)晶體、金屬晶體和離子晶體這四類(lèi)典型晶體。事實(shí)上，它們是一種“理想化的模型”，現(xiàn)實(shí)中的純粹的典型晶體不多，大多數(shù)晶體是它們之間的過(guò)渡晶體。先以離子晶體和共價(jià)晶體之間的過(guò)渡為例說(shuō)明。例如，第三周期前幾種元素的氧化物中，粒子間的化學(xué)鍵成分百分?jǐn)?shù)如下表所示：1.過(guò)渡晶體氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2離子鍵的百分?jǐn)?shù)62504133三、過(guò)渡晶體與混合型晶體1.過(guò)渡晶體這四種氧化物晶體中的化學(xué)鍵既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價(jià)鍵，因此這些晶體既不是純粹的離子晶體也不是純粹的共價(jià)晶體，只是離子晶體與共價(jià)晶體之間的過(guò)渡晶體。偏向離子晶體的過(guò)渡晶體在許多性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近，因而通常當(dāng)做離子晶體來(lái)處理，如Na2O。偏向共價(jià)晶體的過(guò)渡晶體則當(dāng)做共價(jià)晶體來(lái)處理，如Al2O3、SiO2。三、過(guò)渡晶體與混合型晶體（7）請(qǐng)你推測(cè)P2O5、SO3、Cl2O7的化學(xué)鍵中離子成分的百分?jǐn)?shù)變化趨勢(shì)，并從元素性質(zhì)的視角解釋這一變化產(chǎn)生的原因。最后描述第三周期主族元素的氧化物的晶體類(lèi)型的變化趨勢(shì)?！舅伎加懻摗縋2O5、SO3、Cl2O7的化學(xué)鍵中離子成分的百分?jǐn)?shù)均小于33%，且逐漸減少。第三周期元素從左到右，電負(fù)性逐漸增強(qiáng)，與氧元素的電負(fù)性差值逐漸減小。P2O5、SO3、Cl2O7都是分子晶體，相比于共價(jià)晶體SiO2，它們的共價(jià)鍵不再貫穿整個(gè)晶體，而是局限于晶體微觀空間的一個(gè)個(gè)分子中了。第三周期主族元素的氧化物的晶體類(lèi)型的變化趨勢(shì)：離子晶體→共價(jià)晶體→分子晶體。三、過(guò)渡晶體與混合型晶體第三周期主族元素的氯化物的晶體類(lèi)型也呈現(xiàn)出了過(guò)渡。離子鍵→極性共價(jià)鍵

→非極性共價(jià)鍵三、過(guò)渡晶體與混合型晶體熔化熱熔點(diǎn)熔融物電導(dǎo)率從宏觀性質(zhì)的數(shù)據(jù)可看出，自左向右到鋁時(shí)，AlCl3就呈現(xiàn)出了低熔點(diǎn)的特征，且其熔融態(tài)的電導(dǎo)率非常低，由此可推知熔融氯化鋁中主要是氯化鋁分子而非氯離子和鋁離子，因此氯化鋁是由離子晶體過(guò)渡到了分子晶體。三、過(guò)渡晶體與混合型晶體金屬晶體與共價(jià)晶體之間也可過(guò)渡。下圖展示的為錫疫現(xiàn)象：即金屬晶體白錫向共價(jià)晶體灰錫的轉(zhuǎn)化。

三、過(guò)渡晶體與混合型晶體白錫（β-Sn）白色金屬光澤，軟而富有展性、導(dǎo)電導(dǎo)熱能力強(qiáng)灰錫（α-Sn）暗灰色粉末、無(wú)延展性、導(dǎo)電導(dǎo)熱能力差金屬鍵共價(jià)鍵密度： 7.33g·cm-3密度： 5.77g·cm-3在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，為了滿足共價(jià)鍵的方向性和飽和性，伴隨著晶體結(jié)構(gòu)趨于疏松、低密度。三、過(guò)渡晶體與混合型晶體實(shí)驗(yàn)測(cè)定，石墨的熔點(diǎn)高達(dá)3850℃，這說(shuō)明石墨晶體具有共價(jià)晶體的特點(diǎn)。但是，石墨很軟并且能導(dǎo)電，是非常好的潤(rùn)滑劑，這說(shuō)明它又不同于共價(jià)晶體。那么，石墨究竟屬于哪種類(lèi)型的晶體呢？2.混合型晶體三、過(guò)渡晶體與混合型晶體晶體X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，石墨的晶體具有層狀結(jié)構(gòu)。同一層中的每個(gè)碳原子用sp2雜化軌道與鄰近的三個(gè)碳原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，形成無(wú)限的六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)為0.142nm、鍵角為120°；這些網(wǎng)狀的平面結(jié)構(gòu)之間又以范德華力結(jié)合形成層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間的距離為0.335nm。三、過(guò)渡晶體與混合型晶體每個(gè)碳原子還有一個(gè)與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2p軌道，并含有一個(gè)未成對(duì)電子，因此能夠形成遍及整個(gè)平面的大π鍵。因?yàn)殡娮涌梢栽谡麄€(gè)六邊形網(wǎng)狀平面上運(yùn)動(dòng)，所以石墨的大π鍵具有金屬鍵的性質(zhì)，這就是石墨沿層的平行方向?qū)щ娦詮?qiáng)的原因。三、過(guò)渡晶體與混合型晶體通過(guò)上面的分析可以看出，石墨中存在多種作用力，且它們對(duì)晶體的形成均有貢獻(xiàn)，對(duì)宏觀性質(zhì)均有影響，像石墨這樣的晶體稱(chēng)為混合晶體。小結(jié)：石墨中作用力類(lèi)型及其對(duì)性質(zhì)的影響層內(nèi)σ鍵——像原子晶體——高熔點(diǎn)層內(nèi)π鍵——像金屬晶體——導(dǎo)電性、光澤層間分子間作用力——像分子晶體——低硬度，有滑膩感晶體類(lèi)型對(duì)比【課堂小結(jié)】共價(jià)晶體離子晶體金屬晶體分子晶體基本粒子原子陰陽(yáng)離子金屬陽(yáng)離子自由電子分子作用力共價(jià)鍵離子鍵金屬鍵分子間作用力存在情況少數(shù)非金屬單質(zhì)和化合物離子化合物金屬單質(zhì)合金多數(shù)非金屬單質(zhì)和化合物作用力強(qiáng)度熔沸點(diǎn)、硬度課堂練習(xí)1.下列各類(lèi)物質(zhì)中，固態(tài)時(shí)只能形成離子晶體的是（

）A.非金屬氧化物 B.非金屬單質(zhì)C.強(qiáng)酸 D.強(qiáng)堿D解析

A項(xiàng)，非金屬氧化物可以形成分子晶體如CO2或共價(jià)晶體如SiO2，不能形成離子晶體；B項(xiàng)，非金屬單質(zhì)可以分子晶體如S8或共價(jià)晶體如金剛石，不能形成離子晶體；C項(xiàng)，強(qiáng)酸一般都形成分子晶體，如H2SO4；D項(xiàng)，強(qiáng)堿是由典型的金屬陽(yáng)離子與氫氧根組成的，它們是由陰陽(yáng)