3.3金属晶体与离子晶体课件（共39页）2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 3.3金属晶体与离子晶体课件（共39页）2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 15.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-30 22:06:52 | ||
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文档简介
(共39张PPT)
第三节 金属晶体与离子晶体
第三章 晶体结构与性质
金属具有哪些物理性质？为什么？
【问题探讨】
一、金属键与金属晶体
1、金属的物理性质
(2)导热性
(1)导电性
(4)金属光泽
(3)延展性
金属之最
(1)铝：地壳中含量最多的金属元素
(2)钙：人体中含量最多的金属元素
(3)铁：目前世界年产量最多的金属(铁>铝>铜)
(4)银：导电、导热性最好的金属(银>铜>金>铝)
(5)铬：硬度最高的金属
(6)钨：熔点最高的金属
(7)汞：熔点最低的金属
(8)锇：密度最大的金属
(9)锂：密度最小的金属
(10)金：延展性最好的金属
为什么金属有这些共同的性质？
又有如此大的差异？
电子气理论：金属脱落下来的价电子几乎均匀分布整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，被所有原子所共有，把所有金属原子维系在一起。
2、金属键——电子气理论
(1)概念：
金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用
(2)金属键的本质：
(4)存在：
金属单质与合金中
金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用
(3)成键微粒：
金属阳离子和自由电子
(5)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。
(6)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
金属的物理性质
决定
金属光泽
熔沸点
延展性
导电性
导热性
金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大。
3、“电子气理论”解释金属的物理性质
外力
(1)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。
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。
(2)导热性
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。
外加电场
(3)导电性
【注意】
①金属晶体具有导电性，但能导电的物质不一定是金属。
如石墨具有导电性，属于非金属。还有一大类能导电的有机高分子化合物（如聚乙炔），也不属于金属。
②金属导电的粒子是自由电子，导电过程是物理变化。而电解质溶液导电的粒子是自由移动的阴阳离子，导电过程是化学变化。
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)金属光泽和颜色
(1)概念：金属原子间通过金属键相互结合形成的晶体
(2)组成微粒：金属阳离子和自由电子
注意：①在金属晶体中，与共价晶体一样是一种“巨分子”不存在单个分子或原子，常温下，绝大多数金属单质(晶体锗、灰锡是原子晶体)和合金都是金属晶体，但汞除外，因汞在常温下呈液态
②有阳离子不一定有阴离子，可能是自由移动的电子，有阴离子一定有阳离子
③固态导电：金属晶体(判断金属晶体的显著特点）、石墨、半导体（Si)
4、金属晶体
【知识回顾】
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。
成键粒子
键的本质
静电引力和斥力
2. 特征
3. 影响因素
离子键没有方向性和饱和性。
一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，
1. 概念：
离子键越强，化合物的熔、沸点越高，硬度越大
1. 概念
2. 成键微粒
3. 相互作用
4. 常见的离子晶体
由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体
强碱、活泼金属氧化物和过氧化物、大部分盐
离子键 (有的还存在共价键、氢键)。离子键没有方向性和饱和性。因此，以离子键结合的离子晶体倾向于形成紧密堆积，使每个离子周围尽可能多地排列异性电荷的离子，从而达到稳定的目的。
由阳离子和阴离子构成，有的还存在电中性的分子(如H2O、NH3等)。阳离子或阴离子不仅指单原子离子，还包括复杂离子，如NH4+、SO42-。
二、离子晶体
5. 离子晶体的性质
①熔沸点较高，硬度较大。
④大多易溶于极性溶剂H2O，难溶于非极性溶剂(汽油、苯、CCl4等)
注：判断离子晶体，可根据其熔融状态能否导电进行
一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大
②难挥发难压缩。
③水溶液或者熔融状态下导电。
6. 离子晶体的结构
①NaCl晶胞
粒子位置：Na+___________Cl-__________
结构基元数：Na+______Cl-______
Na+配位数_____Cl-配位数_____
形成的空隙形状__________
Na+周围最近的Na+数______
Cl-周围最近的Cl-数______
配位数：一种离子周围最邻近的带相反电荷的离子数目
粒子位置：Na+___________Cl-_____________
结构基元数：Na+______Cl-______
Na+配位数_____Cl-配位数_____
形成的空隙形状__________
棱、体心
顶点、面心
6
6
正八面体
Na+周围最近的Na+数______
Cl-周围最近的Cl-数______
12
12
4
4
Cl－
Na＋
3
1
5
6
2
4
Cs+周围最近的Cs+数______
Cl-周围最近的Cl-数______
粒子位置：Cs+___________Cl-___________
结构基元数：Cs+______Cl-______
Cs+的配位数_____
8
6
6
Cl-
Cs+
Cl- 的配位数_____
8
Cl-形成的空隙形状________
②CsCl晶胞
Cl-
Cs+
体心
顶点
1
1
正六面体
③ZnS晶胞
粒子位置：Zn2+____________S2-________
结构基元数：Zn2+______ S2- ______
Zn2+配位数_____ S2-配位数_____
形成的空隙形状__________
体内
顶点、面心
4
4
正四面体
Zn2+周围最近的Zn2+数______
S2-周围最近的S2-数______
12
12
4
4
阴离子配位数
(2)阳离子配位数
4
8
【课堂练习】萤石（CaF2）晶胞结构如图所示，晶胞边长为acm。
(1)顶点小球代表的离子： 。
Ca2+
(3)每个Ca2+周围最近且等距离的Ca2+有 个
每个F-周围最近且等距离的F-有 个
12
6
acm
(4)该晶胞中Ca2+与F-的距离最近为______
结论：阴阳离子电荷比=阴阳离子配位数比=阴阳离子数目反比
CaCO3 、(NH4)2SO4 、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O观察以上离子晶体中都含有哪些微观粒子？晶体内部存在哪些类型的化学键？
离子晶体
阴、阳离子
(单原子或多原子)
电中性分子
构成微粒
离子键、共价键
氢键、范德华力
作用力
注意：贯穿整个晶体的主要作用力仍是阴、阳离子之间的作用力。
【讨论拓展】
比较不同离子晶体的熔点，能得出什么结论？
物质 熔点/℃ 物质 熔点/℃
CaO 2613 Na2SO 4 884
KCl 1326 Ca2SiO4 2130
NH4NO3 169.6 Na3PO4 340
BaSO4 1580 CH3COOCs 194
LiPF6 200(分解) NaNO2 270
结论：
离子晶体的熔、沸点差异也比较大。一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。
【思考与讨论】
应用：作溶剂。用作电化学研究的电解质;有机合成的溶剂和催化剂，等
离子液体：室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物
引入有机基团可降低离子化合物的熔点，如C2H5NH3NO3的熔点只有12℃，比NH4NO3低了158℃!
成分：常见的阴离子如四氯铝酸根（ AlCl4-)、六氟磷酸根（ PF6- 。)、四氟硼酸根（ BF4- ）等，常见的阳离子如季铵离子( R4N+ ，即 NH4+的 H 被烃基 R 取代）、带烃基侧链的咪唑、嘧啶等有环状含氮结构的有机胺正离子等。
性质：难挥发、有良好的导电性。
离子液体
【科学 技术 社会】
晶体类型之间存在绝对的界限吗？
【思考与交流】
氯化钠晶体结构
铜晶体结构
金刚石晶体结构
碘晶体晶胞
分子晶体 共价晶体 离子晶体 金属晶体
典型的晶体有分子晶体、离子晶体、共价晶体和金属晶体。事实上，纯粹的晶体类型是不多的，
大多数晶体是它们之间的过渡晶体。
离子键的百分数大于50%，当作离子晶体处理
离子键的百分数小于50%，偏向共价晶体，当作共价晶体处理
三、过渡晶体与混合型晶体
离子键成分的百分数更小，是分子晶体
：介于某两种晶体类型之间的晶体
1、过渡晶体
第三周期主族元素（从左往右）的氧化物的晶体的变化趋势为离子晶体→共价晶体→分子晶体。原因是第三周期元素从左到右，电负性逐渐增强，与氧元素的电负性的差值逐渐减小。
同是碳单质的晶体，金刚石和石墨的性质存在哪些异同？为什么？
金刚石与石墨熔点都很高。金刚石：硬度大，几乎不导电。石墨：非金属导体，硬度小。这由结构决定。
【思考与交流】
石墨晶体的二维平面结构
①石墨所有碳原子均采取___杂化，形成_____________结构。金刚石碳原子均采取___杂化，形成________结构
②石墨结构最小__元环。分摊碳原子数____碳碳键数___金刚石结构最小__元环，分摊碳原子数____碳碳键数___质量相同的金刚石与石墨，两者碳碳键的个数比为_____
金刚石结构示意图
sp2
平面六元并环
sp3
正四面体
六
2
3
4︰3
六
1/2
1
③石墨中每个C配位数是___金刚石中每个C配位数是___
3
4
问题1：比较石墨与金刚石的结构异同？
石墨晶体是层状结构，金刚石是空间网状结构。
石墨层内的碳原子核间距为142pm，层间距离为335pm，说明层间没有化学键相连，是靠范德华力维系的，容易滑动所以石墨质软。金刚石碳原子核间距为155pm，键长比石墨长，键能小，所以比石墨的熔点低。
金刚石结构示意图
问题2：为什么石墨比金刚石质软但熔点高？
石墨结构未参与杂化的p轨道
石墨层中每个碳原子均剩余一个未参与杂化的含1个电子的p轨道，所有的p轨道平行重叠，形成离域π键，这些p轨道中的电子可在整个层平面中运动。因此石墨有类似金属晶体的导电性。由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另一个平面。所以石墨的导电性只能沿石墨平面方向。
问题3：为什么石墨能导电？
2、混合型晶体
范德华力
混合型晶体
层内碳原子之间
未参与杂化的轨道上的电子可在层内运动
层与层碳原子之间
共价键
有金属键的性质
像石墨这样的晶体既有共价键又有范德华力，同时还存在类似金属键的作用力，兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体，称为混合型晶体。
【课堂练习】已知六方氮化硼类似于石墨的结构，如图所示。
①六方氮化硼的化学式_____，
BN
②六方氮化硼中N和B的杂化类型_____，
sp2
③硼与氮之间的化学键为 ，层与层之间作用力为 ，
属于的晶体类型 ，
极性共价键
分子间作用力
④六方氮化硼虽然类似于石墨结构，但是不导电，其原因是
__________________________________________
六方氮化硼晶体结构其层结构中没有自由电子
混合型晶体
⑤六方氮化硼熔点 ，硬度 。
较高 较小
SiO44-
硅酸盐
Si2O66-
单链
双链
六元环(SiO3)612-
硅酸盐是地壳岩石的主要成分。硅酸盐的阴离子结构丰富多样
【资料卡片】
纳米晶体
1nm=10-9m
①纳米晶体是晶体颗粒尺寸在纳米（10-9m)量级的晶体。在声、光、电、磁、热等性能上常会呈现新的特性。
②金属铅晶体的熔点3280C。但纳米铅晶体大小与熔点的关系如图
由此可见，晶体颗粒小于200 nm 时，晶粒越小，金属铅的熔点越低。
③ 纳米晶体为什么会有不同于大块晶体的特性呢？
主要原因是晶体的表面积增大
我们通常说纯物质有固定的熔点，但当纯物质晶体的颗粒小于200 nm （或者250 nm ）时，其熔点会发生变化。
【科学 技术 社会】
明矾晶体的制备
【结果与讨论】
(1)你是否得到了完美的明矶晶体？请描述你制备的明矾晶体颜色和外形。
能得到明矾晶体，但要得到完美的明矾晶体是比较困难的。
颜色：无色透明；外形：块状，有平滑的晶面与棱角。
【研究与实践】
(2)在上述实验中，为什么所用仪器都要用蒸馏水洗净？为什么晶种一定要悬挂在溶液的中央位置？
(3)在上述实验中，制备明矾大晶体所需时间较长。请查阅资料，并制订快速制备明矾大晶体的实验方案。
仪器用蒸馏水洗净，是防止杂质影响结晶的纯度，也会影响结晶的速率与形状。晶种悬挂在溶液中央位置，有利于离子对称地扩散、溶角解与结晶，有利于获得外形对称性较好的晶体。离杯底太近，会与沉底晶体生长在一起，离液面太近或者杯壁太近，也会造成同样结果，使晶体形状不规则。
称取约60g明矾，量取60mL蒸馏水，倒入100mL烧杯中，将明矾溶解于水，边搅拌边加热，加热到90℃。选择晶形规则的晶体作为晶种，用棉线拴住，待溶液温度约下降5~6℃，再将其吊在上方，使得晶体处于溶液中的中心位置。30min后，就会很明显地观察到约有1cm3大小的规则的八面体结构的明矾晶体出现。且在此过程中，每隔几分钟，就可以观察到晶体大小的明显变化。
1、晶体类型的判断依据
(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断
①分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。
②共价晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。
③金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。
④离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。
四、四大晶体的比较
①大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2等外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。②金刚石、晶体硅、晶体硼、碳化硅、二氧化硅等是共价晶体。
③金属单质（除汞外）和合金是金属晶体④金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
(2)依据物质的分类判断
(3)依据晶体的熔点判断
①分子晶体的熔点低②离子晶体的熔点较高③共价晶体的熔点很高
④金属晶体的多数熔点高，但也有少数熔点相当低合金的熔、沸点比其成分金属低
(5)依据硬度和机械性能判断
①分子晶体硬度小且较脆②共价晶体硬度大③金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。合金的硬度比其成分金属大④离子晶体硬度较大、硬而脆
(4)依据导电性判断
①金属晶体是电的良导体，固体导电②共价晶体一般为非导体，但硅为半导体③离子晶体溶于水及熔融状态时能导电④分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电
(1)首先看物质状态
一般情况下，固体>液体>气体
(2)其次看物质所属晶体类型
一般情况下，共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等金属的熔、沸点很高，汞、铯等金属的熔、沸点很低。
2、物质熔点、沸点高低的比较
(3)同种类型晶体的熔、沸点的比较
分子晶体:①看是否含有氢键:有分子间氢键的熔沸点高，相同的分子间氢键，看氢键的个数，个数越多，熔沸点越高②比较范德华力：组成和结构相似，相对分子质量越大，熔沸点越高③比较分子极性：相对分子质量相近，分子极性越大，熔沸点越高④同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。
共价晶体：①晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。
键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。②若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。
一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。
金属晶体：①金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属的熔、沸点越高②合金的熔点比组成合金的纯金属低
离子晶体：①一般地，离子所带的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高②离子所带的电荷数的影响大于离子半径的影响
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
第三节 金属晶体与离子晶体
第三章 晶体结构与性质
金属具有哪些物理性质？为什么？
【问题探讨】
一、金属键与金属晶体
1、金属的物理性质
(2)导热性
(1)导电性
(4)金属光泽
(3)延展性
金属之最
(1)铝：地壳中含量最多的金属元素
(2)钙：人体中含量最多的金属元素
(3)铁：目前世界年产量最多的金属(铁>铝>铜)
(4)银：导电、导热性最好的金属(银>铜>金>铝)
(5)铬：硬度最高的金属
(6)钨：熔点最高的金属
(7)汞：熔点最低的金属
(8)锇：密度最大的金属
(9)锂：密度最小的金属
(10)金：延展性最好的金属
为什么金属有这些共同的性质？
又有如此大的差异？
电子气理论：金属脱落下来的价电子几乎均匀分布整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，被所有原子所共有，把所有金属原子维系在一起。
2、金属键——电子气理论
(1)概念：
金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用
(2)金属键的本质：
(4)存在：
金属单质与合金中
金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用
(3)成键微粒：
金属阳离子和自由电子
(5)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。
(6)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
金属的物理性质
决定
金属光泽
熔沸点
延展性
导电性
导热性
金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大。
3、“电子气理论”解释金属的物理性质
外力
(1)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。
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。
(2)导热性
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。
外加电场
(3)导电性
【注意】
①金属晶体具有导电性，但能导电的物质不一定是金属。
如石墨具有导电性，属于非金属。还有一大类能导电的有机高分子化合物（如聚乙炔），也不属于金属。
②金属导电的粒子是自由电子，导电过程是物理变化。而电解质溶液导电的粒子是自由移动的阴阳离子，导电过程是化学变化。
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)金属光泽和颜色
(1)概念：金属原子间通过金属键相互结合形成的晶体
(2)组成微粒：金属阳离子和自由电子
注意：①在金属晶体中，与共价晶体一样是一种“巨分子”不存在单个分子或原子，常温下，绝大多数金属单质(晶体锗、灰锡是原子晶体)和合金都是金属晶体，但汞除外，因汞在常温下呈液态
②有阳离子不一定有阴离子，可能是自由移动的电子，有阴离子一定有阳离子
③固态导电：金属晶体(判断金属晶体的显著特点）、石墨、半导体（Si)
4、金属晶体
【知识回顾】
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。
成键粒子
键的本质
静电引力和斥力
2. 特征
3. 影响因素
离子键没有方向性和饱和性。
一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，
1. 概念：
离子键越强，化合物的熔、沸点越高，硬度越大
1. 概念
2. 成键微粒
3. 相互作用
4. 常见的离子晶体
由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体
强碱、活泼金属氧化物和过氧化物、大部分盐
离子键 (有的还存在共价键、氢键)。离子键没有方向性和饱和性。因此，以离子键结合的离子晶体倾向于形成紧密堆积，使每个离子周围尽可能多地排列异性电荷的离子，从而达到稳定的目的。
由阳离子和阴离子构成，有的还存在电中性的分子(如H2O、NH3等)。阳离子或阴离子不仅指单原子离子，还包括复杂离子，如NH4+、SO42-。
二、离子晶体
5. 离子晶体的性质
①熔沸点较高，硬度较大。
④大多易溶于极性溶剂H2O，难溶于非极性溶剂(汽油、苯、CCl4等)
注：判断离子晶体，可根据其熔融状态能否导电进行
一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大
②难挥发难压缩。
③水溶液或者熔融状态下导电。
6. 离子晶体的结构
①NaCl晶胞
粒子位置：Na+___________Cl-__________
结构基元数：Na+______Cl-______
Na+配位数_____Cl-配位数_____
形成的空隙形状__________
Na+周围最近的Na+数______
Cl-周围最近的Cl-数______
配位数：一种离子周围最邻近的带相反电荷的离子数目
粒子位置：Na+___________Cl-_____________
结构基元数：Na+______Cl-______
Na+配位数_____Cl-配位数_____
形成的空隙形状__________
棱、体心
顶点、面心
6
6
正八面体
Na+周围最近的Na+数______
Cl-周围最近的Cl-数______
12
12
4
4
Cl－
Na＋
3
1
5
6
2
4
Cs+周围最近的Cs+数______
Cl-周围最近的Cl-数______
粒子位置：Cs+___________Cl-___________
结构基元数：Cs+______Cl-______
Cs+的配位数_____
8
6
6
Cl-
Cs+
Cl- 的配位数_____
8
Cl-形成的空隙形状________
②CsCl晶胞
Cl-
Cs+
体心
顶点
1
1
正六面体
③ZnS晶胞
粒子位置：Zn2+____________S2-________
结构基元数：Zn2+______ S2- ______
Zn2+配位数_____ S2-配位数_____
形成的空隙形状__________
体内
顶点、面心
4
4
正四面体
Zn2+周围最近的Zn2+数______
S2-周围最近的S2-数______
12
12
4
4
阴离子配位数
(2)阳离子配位数
4
8
【课堂练习】萤石（CaF2）晶胞结构如图所示，晶胞边长为acm。
(1)顶点小球代表的离子： 。
Ca2+
(3)每个Ca2+周围最近且等距离的Ca2+有 个
每个F-周围最近且等距离的F-有 个
12
6
acm
(4)该晶胞中Ca2+与F-的距离最近为______
结论：阴阳离子电荷比=阴阳离子配位数比=阴阳离子数目反比
CaCO3 、(NH4)2SO4 、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O观察以上离子晶体中都含有哪些微观粒子？晶体内部存在哪些类型的化学键？
离子晶体
阴、阳离子
(单原子或多原子)
电中性分子
构成微粒
离子键、共价键
氢键、范德华力
作用力
注意：贯穿整个晶体的主要作用力仍是阴、阳离子之间的作用力。
【讨论拓展】
比较不同离子晶体的熔点，能得出什么结论？
物质 熔点/℃ 物质 熔点/℃
CaO 2613 Na2SO 4 884
KCl 1326 Ca2SiO4 2130
NH4NO3 169.6 Na3PO4 340
BaSO4 1580 CH3COOCs 194
LiPF6 200(分解) NaNO2 270
结论：
离子晶体的熔、沸点差异也比较大。一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。
【思考与讨论】
应用：作溶剂。用作电化学研究的电解质;有机合成的溶剂和催化剂，等
离子液体：室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物
引入有机基团可降低离子化合物的熔点，如C2H5NH3NO3的熔点只有12℃，比NH4NO3低了158℃!
成分：常见的阴离子如四氯铝酸根（ AlCl4-)、六氟磷酸根（ PF6- 。)、四氟硼酸根（ BF4- ）等，常见的阳离子如季铵离子( R4N+ ，即 NH4+的 H 被烃基 R 取代）、带烃基侧链的咪唑、嘧啶等有环状含氮结构的有机胺正离子等。
性质：难挥发、有良好的导电性。
离子液体
【科学 技术 社会】
晶体类型之间存在绝对的界限吗？
【思考与交流】
氯化钠晶体结构
铜晶体结构
金刚石晶体结构
碘晶体晶胞
分子晶体 共价晶体 离子晶体 金属晶体
典型的晶体有分子晶体、离子晶体、共价晶体和金属晶体。事实上，纯粹的晶体类型是不多的，
大多数晶体是它们之间的过渡晶体。
离子键的百分数大于50%，当作离子晶体处理
离子键的百分数小于50%，偏向共价晶体，当作共价晶体处理
三、过渡晶体与混合型晶体
离子键成分的百分数更小，是分子晶体
：介于某两种晶体类型之间的晶体
1、过渡晶体
第三周期主族元素（从左往右）的氧化物的晶体的变化趋势为离子晶体→共价晶体→分子晶体。原因是第三周期元素从左到右，电负性逐渐增强，与氧元素的电负性的差值逐渐减小。
同是碳单质的晶体，金刚石和石墨的性质存在哪些异同？为什么？
金刚石与石墨熔点都很高。金刚石：硬度大，几乎不导电。石墨：非金属导体，硬度小。这由结构决定。
【思考与交流】
石墨晶体的二维平面结构
①石墨所有碳原子均采取___杂化，形成_____________结构。金刚石碳原子均采取___杂化，形成________结构
②石墨结构最小__元环。分摊碳原子数____碳碳键数___金刚石结构最小__元环，分摊碳原子数____碳碳键数___质量相同的金刚石与石墨，两者碳碳键的个数比为_____
金刚石结构示意图
sp2
平面六元并环
sp3
正四面体
六
2
3
4︰3
六
1/2
1
③石墨中每个C配位数是___金刚石中每个C配位数是___
3
4
问题1：比较石墨与金刚石的结构异同？
石墨晶体是层状结构，金刚石是空间网状结构。
石墨层内的碳原子核间距为142pm，层间距离为335pm，说明层间没有化学键相连，是靠范德华力维系的，容易滑动所以石墨质软。金刚石碳原子核间距为155pm，键长比石墨长，键能小，所以比石墨的熔点低。
金刚石结构示意图
问题2：为什么石墨比金刚石质软但熔点高？
石墨结构未参与杂化的p轨道
石墨层中每个碳原子均剩余一个未参与杂化的含1个电子的p轨道，所有的p轨道平行重叠，形成离域π键，这些p轨道中的电子可在整个层平面中运动。因此石墨有类似金属晶体的导电性。由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另一个平面。所以石墨的导电性只能沿石墨平面方向。
问题3：为什么石墨能导电？
2、混合型晶体
范德华力
混合型晶体
层内碳原子之间
未参与杂化的轨道上的电子可在层内运动
层与层碳原子之间
共价键
有金属键的性质
像石墨这样的晶体既有共价键又有范德华力，同时还存在类似金属键的作用力，兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体，称为混合型晶体。
【课堂练习】已知六方氮化硼类似于石墨的结构，如图所示。
①六方氮化硼的化学式_____，
BN
②六方氮化硼中N和B的杂化类型_____，
sp2
③硼与氮之间的化学键为 ，层与层之间作用力为 ，
属于的晶体类型 ，
极性共价键
分子间作用力
④六方氮化硼虽然类似于石墨结构，但是不导电，其原因是
__________________________________________
六方氮化硼晶体结构其层结构中没有自由电子
混合型晶体
⑤六方氮化硼熔点 ，硬度 。
较高 较小
SiO44-
硅酸盐
Si2O66-
单链
双链
六元环(SiO3)612-
硅酸盐是地壳岩石的主要成分。硅酸盐的阴离子结构丰富多样
【资料卡片】
纳米晶体
1nm=10-9m
①纳米晶体是晶体颗粒尺寸在纳米（10-9m)量级的晶体。在声、光、电、磁、热等性能上常会呈现新的特性。
②金属铅晶体的熔点3280C。但纳米铅晶体大小与熔点的关系如图
由此可见，晶体颗粒小于200 nm 时，晶粒越小，金属铅的熔点越低。
③ 纳米晶体为什么会有不同于大块晶体的特性呢？
主要原因是晶体的表面积增大
我们通常说纯物质有固定的熔点，但当纯物质晶体的颗粒小于200 nm （或者250 nm ）时，其熔点会发生变化。
【科学 技术 社会】
明矾晶体的制备
【结果与讨论】
(1)你是否得到了完美的明矶晶体？请描述你制备的明矾晶体颜色和外形。
能得到明矾晶体，但要得到完美的明矾晶体是比较困难的。
颜色：无色透明；外形：块状，有平滑的晶面与棱角。
【研究与实践】
(2)在上述实验中，为什么所用仪器都要用蒸馏水洗净？为什么晶种一定要悬挂在溶液的中央位置？
(3)在上述实验中，制备明矾大晶体所需时间较长。请查阅资料，并制订快速制备明矾大晶体的实验方案。
仪器用蒸馏水洗净，是防止杂质影响结晶的纯度，也会影响结晶的速率与形状。晶种悬挂在溶液中央位置，有利于离子对称地扩散、溶角解与结晶，有利于获得外形对称性较好的晶体。离杯底太近，会与沉底晶体生长在一起，离液面太近或者杯壁太近，也会造成同样结果，使晶体形状不规则。
称取约60g明矾，量取60mL蒸馏水，倒入100mL烧杯中，将明矾溶解于水，边搅拌边加热，加热到90℃。选择晶形规则的晶体作为晶种，用棉线拴住，待溶液温度约下降5~6℃，再将其吊在上方，使得晶体处于溶液中的中心位置。30min后，就会很明显地观察到约有1cm3大小的规则的八面体结构的明矾晶体出现。且在此过程中，每隔几分钟，就可以观察到晶体大小的明显变化。
1、晶体类型的判断依据
(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断
①分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。
②共价晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。
③金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。
④离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。
四、四大晶体的比较
①大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2等外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。②金刚石、晶体硅、晶体硼、碳化硅、二氧化硅等是共价晶体。
③金属单质（除汞外）和合金是金属晶体④金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
(2)依据物质的分类判断
(3)依据晶体的熔点判断
①分子晶体的熔点低②离子晶体的熔点较高③共价晶体的熔点很高
④金属晶体的多数熔点高，但也有少数熔点相当低合金的熔、沸点比其成分金属低
(5)依据硬度和机械性能判断
①分子晶体硬度小且较脆②共价晶体硬度大③金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。合金的硬度比其成分金属大④离子晶体硬度较大、硬而脆
(4)依据导电性判断
①金属晶体是电的良导体，固体导电②共价晶体一般为非导体，但硅为半导体③离子晶体溶于水及熔融状态时能导电④分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电
(1)首先看物质状态
一般情况下，固体>液体>气体
(2)其次看物质所属晶体类型
一般情况下，共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等金属的熔、沸点很高，汞、铯等金属的熔、沸点很低。
2、物质熔点、沸点高低的比较
(3)同种类型晶体的熔、沸点的比较
分子晶体:①看是否含有氢键:有分子间氢键的熔沸点高，相同的分子间氢键，看氢键的个数，个数越多，熔沸点越高②比较范德华力：组成和结构相似，相对分子质量越大，熔沸点越高③比较分子极性：相对分子质量相近，分子极性越大，熔沸点越高④同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。
共价晶体：①晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。
键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。②若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。
一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。
金属晶体：①金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属的熔、沸点越高②合金的熔点比组成合金的纯金属低
离子晶体：①一般地，离子所带的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高②离子所带的电荷数的影响大于离子半径的影响
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