人教版 高中化学 选择性必修2 3.3 金属晶体与离子晶体(共27张PPT)

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XX月XX日
金属晶体与离子晶体
人教版高中化学选择必修二
4.借助离子晶体等模型认识晶体的结构特点。
5.认识离子晶体的物理性质与晶体结构的关系。
6.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普通存在的。
1.借助金属晶体等模型认识晶体的结构特点。
2.知道金属键的特点与金属某些性质的关系。
3.认识金属晶体的物理性质与晶体结构的关系。
课程目标
1.金属键
(1)概念：金属原子脱落下来的形成 遍布整块晶体的“ ”被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。
(2)成键微粒： 与自由电子
(3)存在：金属单质与合金中
(4)金属键没有 ，也没有饱和性
微点拨：常温下，绝大多数金属单质和合金都是金属晶体，但汞除外，因汞在常温下呈液态。金属晶体的熔沸点差别较大。
金属阳离子半径越 ，所带电荷数越 ，金属键越强，熔沸点越高，硬度越大。
价电子
金属阳离子
电子气
方向性
小
多
一、金属键与金属晶体
(1)定义：金属原子之间通过 相互结合形成的晶体，叫做金属晶体。
(2)组成粒子：金属阳离子和自由电子。
(3)微粒间的作用力：金属键
2.金属晶体
微点拨：①在金属晶体中有阳离子，但没有阴离子，所以，晶体中有阳离子不一定有阴离子，若有阴离子，则一定有阳离子。
②在金属晶体中，不存在单个分子或原子，金属单质或合金(晶体锗、灰锡除外)属于金属晶体。
③金属晶体是一个“巨分子”。
金属键
3.电子气理论解释金属的物理性质
(1)金属延展性的解释
当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生回相对滑动，但排列方式不变，金属离子与自由电子形成的电子气没有破坏，所以金属有良好的延展性。
自由电子
+
金属离子
金属原子
错位
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+
+
(2)金属导电性的解释
在金属晶体中，充满着带负电的“电子气”（自由电子），这些电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下，自由电子定向运动形成电流，所以金属容易导电。不同的金属导电能力不同，导电性最强的三中金属是：Ag、Cu、Al。
自由电子
+
金属离子
金属原子
外加电场
+
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+
+
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+
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+
+
+
(3)金属导热性的解释
自由电子移运动时与金属离子相互碰撞，在碰撞过程中发生能量交换。当金属的某一部分受热时，从区域获得能量的电子会向别处运动并发生碰撞，将能量从温度高的区域传递到温度低的区域，最后使整块金属的温度趋于一致。金属的导热性可以解释生活中常见的些现象。比如，在冬天我们感觉金属制品比木制品更凉，原因是当人接触到金属时，金属很快将人体的热量传递出去，因为木制品不易导热所以当人接触到木制品时，身体的热量不易散失。
(4)有金属光泽的解释
金属晶体内部存在自由电子，当光线投射到金属表面时，自由电子吸收可见光，然后又把各种波长的光大部分再反射出来,这就使绝大多数金属呈现银灰色或银白色光泽。而金属在粉末状态时，金属原子的取向杂乱，排列不规则，吸收可见光后不能再反射出来，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色
名师点拨
金属与电解质溶液导电的比较
晶体类型 电解质 金属晶体
导电时的状态
导电粒子
导电时发生的变化
导电能力随温度的升高
水溶液或熔融状态下
晶体状态
自由移动的离子
自由电子
化学变化
物理变化
增强
减弱
课堂小结
三种晶体类型与性质的比较
晶体类型 共价晶体 分子晶体 金属晶体
概念
作用力
构成微粒
物 理 性 质 熔沸点
硬度
导电性
实例 金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅 Ar、S等 Au、Fe、Cu、钢铁等
相邻原子之间以共价键相结合而成具有空间网状结构的晶体
分子间以范德华力相结合而成的晶体
通过金属键形成的晶体
共价键
范德华力
金属键
原子
分子
金属阳离子和自由电子
很高
很低
差别较大
很大
很小
差别较大
无（硅为半导体）
无
导体
硫酸铜晶体
氯化钠晶体
二、离子晶体
1.离子晶体
(1)定义：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。
(2)成键粒子：阴、阳离子
(3)相互作用：阴、阳离子间以离子键结合，离子内可能含有 。
(4)常见的离子晶体： 、活泼金属氧化物和过氧化物、大部分盐。
NaCl的晶胞示意图
CsCl的晶胞示意图
CaF2的晶胞示意图
共价键
强碱
2.离子键
(1)离子键的实质：是 作用，它包括阴、阳离子之间的引力和两种离子的原子核之间以及它们的电子之间的斥力两个方面，当引力与斥力之间达到平衡时就形成了稳定的离子化合物，它不显电性。
(2)离子键的特征：没有 性和 性。因此，以离子键结合的化合物倾向于形成 ，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。
静电
紧密堆积
方向
饱和
硬度 熔点 沸点
NaCl 大 801℃ 1413℃
CsCl 645℃ 645℃
［微思考］为什么NaCl和CsCl的硬度大、熔沸点高？
3.离子晶体的物理性质
(1)具有较高的熔、沸点，难挥发
离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用（离子键），要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。因此，离子晶体具有 和 的性质。
一般说来，阴、阳离子的电荷数越 ，离子半径越 ，
离子键越 ，离子晶体的熔、沸点越 。
(2)硬度
离子晶体的硬度较大，难于压缩。阴阳离子间有较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。
较高的熔、沸点
难挥发
多
小
强
高
(3)导电性
离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此，离子晶体 。当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用，成为自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而形成电流。离子化合物 时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子（实质上是水合离子），在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。
(4)溶解性
大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂（如汽油、苯等），遵循“ ”规律。当把离子晶体放入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。
不导电
溶于水
相似相溶
名师点拨
四种晶体的结构和性质比较
(1)四类典型晶体
由 和 相互作用而形成的晶体，如NaCl、CsCl等
1.过渡晶体
分子晶体
共价晶体
金属晶体
离子晶体
只含 的晶体，如水、硫化氢等
原子间通过 形成三维骨架结构的晶体，如金刚石、二氧化硅等
金属原子之间通过 相互结合形成的晶体,如Cu
(2)过渡晶体的概念
离子键、共价键、金属键等都是化学键的典型模型，但是，原子间形成的化学键往往是介于典型模型之间的 ，由于微粒间的作用存在键型过渡，即使组成简单的的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。
分子
共价键
金属键
阳离子
阴离子
过渡状态
三、过渡晶体与混合型晶体
(3)过渡晶体的典例
以离子晶体和共价晶体之间的过渡为例，如第三周期前几种元素的氧化物中，化学键中离子键成分的百分数如表所示：
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5
离子键的百分数/% 62 50 41 33 是分子晶体，表明离子键成分的百分数更小
由表可知，表中的氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的 ，也不是纯粹的 ，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的 。
离子键
共价键
过渡晶体
2.混合型晶体
(1)混合型晶体的概念
既有 又有 ，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。
共价键
范德华力
(2)石墨的结构模型
石墨不同于金刚石，石墨中的碳原子呈 杂化，形成
结构。因此，石墨晶体是层状结构的，层内的碳原子的核间距为142 pm，层间距离为335 pm，说明层间没有化学键相连，是靠 维系的。
sp2
平面六元并环
石墨晶体中的二维平面的结构
范德华力
由于所有的p轨道相互平行而且相互 ，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。因此，石墨有类似金属晶体的 。
重叠
导电性
石墨的层状结构
石墨结构中未参与杂化的轨道
题型一：金属键与金属晶体
答案：B
答案：B
答案：B
题型二：用电子气理论解释金属的物理性质
答案：A
答案：B
题型三：分子晶体、共价晶体、金属晶体的比较
答案：D