第三章·第三節(jié)

金屬晶體與離子晶體第3課時

過渡晶體與混合型晶體學(xué)習(xí)目標(biāo)1.從化學(xué)鍵變化上認識過渡晶體，理解純粹的典型晶體在自然界中是不多的。2.從結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上認識典型的混合型晶體——石墨。氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)銅晶體結(jié)構(gòu)金剛石晶體結(jié)構(gòu)碘晶體晶胞分子晶體

共價晶體

金屬晶體

離子晶體

微粒之間的作用力決定晶體的類型。比如分子晶體的分子間作用力、離子晶體微粒間的離子鍵、共價晶體微粒間的共價鍵、金屬晶體微粒間的金屬鍵。這些作用力是否純凈？問題導(dǎo)學(xué)：我們學(xué)過的常見晶體類型有那些？氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2離子鍵的百分數(shù)/%62504133電負性差值2.62.32.01.7→形成化合物的元素之間的電負性相差越大，離子鍵百分數(shù)越高。電負性差值大于1.7通常形成離子鍵。電負性差值小于1.7通常形成共價鍵。第三周期元素的氧化物中，化學(xué)鍵中離子鍵的百分數(shù)幾種氧化物的化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分數(shù)氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2離子鍵的百分數(shù)/%62504133電負性差值2.62.32.01.7

由表可知，表中的4種氧化物晶體中的化學(xué)鍵既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價鍵，這些晶體既不是純粹的離子晶體也不是純粹的共價晶體，是離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體。一般，當(dāng)電負性的差值>1.7時，且離子鍵的百分數(shù)大于50%，當(dāng)作離子晶體處理。離子鍵的百分數(shù)小于50%，偏向共價晶體，當(dāng)作共價晶體處理。第三周期元素的氧化物中，化學(xué)鍵中離子鍵的百分數(shù)氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO3Cl2O7離子鍵的百分數(shù)/%62504133離子鍵的百分數(shù)更小離子晶體共價晶體分子晶體第三周期元素幾種氧化物的化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分數(shù)離子鍵的百分數(shù)大于50%,當(dāng)作離子晶體處理。離子鍵的百分數(shù)小于50%，偏向共價晶體,當(dāng)作共價晶體處理。離子鍵成分的百分數(shù)更小，共價鍵不再貫穿整個晶體，當(dāng)作分子晶體處理。離子晶體和共價晶體的過渡標(biāo)準(zhǔn)是化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分數(shù)。第三周期主族元素的氧化物的晶體的變化趨勢為離子晶體→共價晶體→分子晶體。1.概念：介于某兩種晶體類型之間的晶體。離子鍵、共價鍵、金屬鍵等都是化學(xué)鍵的典型模型，但是，原子間形成的化學(xué)鍵往往是介于典型模型之間的過渡狀態(tài)，由于微粒間的作用存在鍵型過渡，即使組成簡單的的晶體，也可能介于離子晶體、共價晶體、分子晶體和金屬晶體之間的過渡狀態(tài)，形成過渡晶體。一、過渡晶體3.四類晶體都有過渡型，性質(zhì)偏向某一晶體類型的過渡晶體通常當(dāng)作該晶體類型處理。2.離子晶體與共價晶體之間的過渡本質(zhì)：是離子鍵和共價鍵的過渡。事實上，純粹的晶體類型是不多的，大多數(shù)晶體是它們之間的過渡晶體。課堂練習(xí)1.正誤判斷(1)純粹的典型晶體是沒有的(

)(2)離子鍵成分的百分數(shù)是依據(jù)電負性的差值計算出來的，差值越大，離子鍵成分的百分數(shù)越小(

)(3)Al2O3晶體中存在離子鍵，屬于離子晶體(

)×××2.下列關(guān)于過渡晶體的說法正確的是()A.Al2O3是偏向離子晶體的過渡晶體，當(dāng)作離子晶體來處理B.SiO2屬于過渡晶體，但當(dāng)作共價晶體來處理C.絕大多數(shù)含有離子鍵的晶體都是典型的離子晶體D.Na2O晶體中離子鍵的百分數(shù)為100%B實驗數(shù)據(jù)鈦的電負性Ti1.54Ti1.54Ti1.54Ti1.54鹵素的電負性F3.98Cl3.16Br2.96I2.66電負性差值2.441.621.421.12任務(wù)二

過渡型晶體NaFNaClNaBrNaISiF4SiCl4SiBr4SiI4TiF4TiCl4TiBr4TiI4原因：TiF4是離子化合物，熔點較高，而TiCl4

、TiBr4、TiI4是共價化合物。離子化合物離子晶體共價化合物分子晶體思考：為什么由金屬元素和非金屬元素組成的化合物可能是共價化合物呢？二、混合型晶體

金剛石和石墨是碳的兩種同素異形體，他們的物理性質(zhì)有什么異同點？為什么會存在這些差異？熔點很高質(zhì)地堅硬不能導(dǎo)電熔點很高質(zhì)地較軟導(dǎo)電性好金剛石部分物理性質(zhì)熔點莫氏硬度電導(dǎo)率/（s·m-1)3550℃102.11*10-13石墨部分物理性質(zhì)熔點莫氏硬度電導(dǎo)率/（s·m-1)3850℃12.5*103石墨和金剛石的物理性質(zhì)存在差異，這由他們的結(jié)構(gòu)決定的，金剛石是共價晶體，而石墨屬于混合型晶體。1.石墨和金剛石性質(zhì)差異石墨晶體中的二維平面結(jié)構(gòu)石墨的層狀結(jié)構(gòu)石墨結(jié)構(gòu)中未參與雜化的p軌道層平面每個C原子周圍連接3個C,共價鍵的鍵長很短，鍵能很大，石墨的熔點很高。層與層之間靠范德華力維系，作用力弱，容易滑動，所以石墨質(zhì)軟，可作潤滑劑。層中每個碳原子均剩余一個未參與雜化的2p電子，所有的p軌道平行重疊，形成離域大π鍵，這些p軌道中的電子可在整個層平面中運動。類似共價晶體類似分子晶體石墨能導(dǎo)電，類似金屬晶體2.石墨的結(jié)構(gòu)混合型晶體：晶體同時存在若干種不同的作用力，具有若干種晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。像石墨這樣，既有共價鍵又有范德華力，同時還存在類似金屬鍵的作用力，兼具共價晶體、分子晶體、金屬晶體特征的晶體，稱為混合型晶體。碳原子均采取sp2雜化，形成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)。層內(nèi)C原子以共價鍵結(jié)合，層間靠范德華力維系。石墨的層狀結(jié)構(gòu)（1）混合型晶體定義：范德華力共價鍵①石墨性質(zhì)特征：熔點高、質(zhì)軟、能導(dǎo)電共價晶體特征金屬晶體特征石墨晶體層狀結(jié)構(gòu)②若石墨晶體中含1molC，則含有C—C鍵的數(shù)目

。1.5NA

①石墨晶體中，每個C原子參與_____個C—C和______個六元環(huán)的形成，而每個鍵被_____個C原子共用，故每一個六元環(huán)平均占有____個C原子，C原子數(shù)與C—C數(shù)之比為________。33222∶3石墨的結(jié)構(gòu)分析①石墨中所有碳原子均采取_______，形成____________結(jié)構(gòu)。金剛石中所有碳原子均采取_______，形成___________結(jié)構(gòu)。②石墨中C與C-C個數(shù)比為________。金剛石中C與C-C個數(shù)比為________。sp2雜化平面六元并環(huán)sp3雜化三維骨架2︰31︰2金剛石的晶體結(jié)構(gòu)石墨晶體中的二維平面結(jié)構(gòu)③質(zhì)量相同的金剛石與石墨，兩者碳原子的個數(shù)比為_______兩者碳碳鍵的個數(shù)________。1︰14︰33.石墨和金剛石結(jié)構(gòu)差異

石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，金剛石是三維骨架空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。石墨層內(nèi)的碳原子核間距為142pm，層間距離為335pm，層間沒有化學(xué)鍵相連，是靠范德華力維系的，容易滑動，所以石墨質(zhì)軟。金剛石碳原子核間距為155pm，鍵長比石墨長，鍵能小，所以比石墨的熔點低。金剛石結(jié)構(gòu)示意圖【思考】為什么石墨比金剛石質(zhì)軟，但熔點比金剛石高？【思考】石墨為什么可以導(dǎo)電？從結(jié)構(gòu)上做出解釋。

C原子的配位數(shù)為3，未參與雜化的2p電子相互平行重疊，形成離域π鍵，p軌道中的電子可在整個碳原子平面中運動，類似金屬晶體的導(dǎo)電性。石墨結(jié)構(gòu)中未參與雜化的p軌道

由于相鄰碳原子平面之間相隔較遠，電子不能從一個平面跳躍到另一個平面。所以石墨的導(dǎo)電性只能沿石墨平面方向。4.混合晶體的物理性質(zhì)混合晶體一般具有熔點高、易導(dǎo)電、能導(dǎo)熱、質(zhì)軟易滑動的物理性質(zhì)。導(dǎo)電性導(dǎo)熱性潤滑性層內(nèi)碳原子之間石墨晶體結(jié)構(gòu)小結(jié)范德華力混合型晶體未參與雜化的p軌道上電子可在層內(nèi)運動層與層碳原子之間共價鍵有金屬鍵的性質(zhì)既有共價鍵又有范德華力，同時還存在類似金屬鍵的作用力，兼具共價晶體、分子晶體、金屬晶體特征的晶體，稱為混合型晶體。形成大π鍵的p軌道構(gòu)成σ鍵的sp2雜化軌道過渡晶體與混合晶體四種典型晶體過渡晶體定義：介于典型晶體之間的晶體混合晶體（石墨）結(jié)構(gòu)特點層狀結(jié)構(gòu)同層碳原子sp2雜化、平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)層間范德華力作用力：既有共價鍵又有金屬鍵和范德華力性質(zhì)：熔點很高、質(zhì)軟、易導(dǎo)電（只能沿石墨平面方向）偏向某一晶體類型的過渡晶體通常當(dāng)作該晶體類型處理，如ɑ-Al2O3偏向共價晶體，看做共價晶體課堂小結(jié)1、下列氧化物中所含離子鍵成分的百分數(shù)最小的是(

)A．N2O3B．P2O3C．Na2O D．Al2O32、以下有關(guān)石墨晶體的說法中，其中錯誤的有(

)①石墨中僅存在分子間作用力②石墨是混合型晶體

③石墨中的C原子為sp2雜化④石墨熔點、沸點都比金剛石低

⑤石墨中碳原子數(shù)和C－C數(shù)之比為1:2⑥石墨和金剛石的硬度相同

⑦石墨層內(nèi)導(dǎo)電性和層間導(dǎo)電性不同⑧每個六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是2A．①③⑤⑧ B．②③⑦⑧ C．①④⑤⑥ D．③④⑤⑥AC當(dāng)堂檢測3.維生素B1晶體溶于水的過程中要克服的微粒間的作用力有（

）A．離子鍵、共價鍵

B．離子鍵、氫鍵、共價鍵C．氫鍵、范德華力

D．離子鍵、氫鍵、范德華力g/cm3

D4.下列各組物質(zhì)中，化學(xué)鍵類型和晶體類型都相同的是（

）A．Ar和K B．NaCl和NaOH C．CH4和H2O D．CO2和SiO2C5．黑鱗的晶體結(jié)構(gòu)是與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu)，如圖所示。下列有關(guān)說法不正確的是()A．黑磷晶體中片層間作用力為范德華力

B．黑磷與白磷均可導(dǎo)電C．黑磷晶體的熔沸點比白磷高

D．1mol黑磷晶體中含有1.5molP-P鍵B6.如圖所示是某些晶體的結(jié)構(gòu)，它們分別是NaCl、CsCl、干冰、金剛石、石墨結(jié)構(gòu)中的某一部分。⑴其中代表金剛石的是（填編號字母，下同）_____，其中每個碳原子與____個碳原子最接近且距離相等。金剛石屬于______晶體。⑵其中代表石墨的是_____，其中每個正六邊形占有的碳原子數(shù)平均為______個。⑶其中代表NaCl的是______，Na+配位數(shù)是_____。⑷代表CsCl的是___，它屬于______晶體，每個Cs+與_____個Cl—緊鄰。⑸代表干冰的是_____，它屬于________晶體，每個CO2分子與______個CO2分子緊鄰。⑹上述A、B、C、D四種物質(zhì)熔點由高到低的順序______________________________。D4共價E2A6C離子8B分子12金剛石>NaCl>CsCl>干冰6.已知六方氮化硼類似于石墨的結(jié)構(gòu)，如圖所示。①六方氮化硼的化學(xué)式：BN②六方氮化硼中N和B的雜化類型：sp2③硼與氮之間的化學(xué)鍵為