化学人教版（2019）选择性必修2 3.3金属晶体与离子晶体（共28张ppt）

(共28张PPT)
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
黄金
铜电缆
钛合金用于耐压球壳体
金属铜是由什么构成的？
→
干冰是由二氧化碳分子构成的。
→
→
金刚石是有C原子构成
一、金属的结构——电子气理论
1.电子气理论
金属原子
金属离子
失去价电子
自由电子几乎均匀分布于晶体
金属键
“有阳离子而无阴离子”是金属独有的特性。
金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属原子维系在一起。
二、金属晶体
金属（除汞外）在常温下都是晶体，称之为金属晶体。
概念：
构成微粒：
金属阳离子和自由电子
相互作用力：
Hg在常温下是液态。
金属键
金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用。
金属键
金属的物理性质
决定
延展性
导电性
导热性
金属光泽
......
熔沸点
原子半径
价电子数
原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。
金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大
金属单质 熔点/℃
Li 180.5
Na 97.81
K 63.65
Rb 38.89
Cs 28.40
请同学们运用“电子气理论”解释金属的熔点和硬度差大的原因以及与什么因素有关？
原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。
金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大
试用金属键解释Na、Mg、Al的熔点逐渐升高的原因。
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。
Na 钠的熔点：97.8 ℃
Mg 镁的熔点：650 ℃
Al 铝的熔点：660.4 ℃
三、金属的物理性质
容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等
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。
(1)延展性
自由电子
+
金属离子
金属原子
错位
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
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+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子会如何呢？
外加电场
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。 金属的导电率随温度升高而降低。
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。
(2)导电性
(3)导热性
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。
Cs
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。
金属在粉末状态时，金属晶体的晶面取向杂乱，晶格排列不规则，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。
【归纳总结1】 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
共价键
原子
很大
很高
无（硅为半导体）
分子
分子间以范德华力相结合而成的晶体
范德华力
很低
很小
无
通过金属键形成的晶体
金属键
金属阳离子和自由电子
差别较大
差别较大
导体
1.下列叙述正确的是（ ）
A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子
B．共价晶体中只含有共价键
C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键
D．分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键
B
练习：课本P94 1 2
2．判断下列晶体类型。
(1)SiI4：熔点120.5 ℃，沸点271.5 ℃，易水解_______________________。
(2)硼：熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大_________________________。
(3)硒：熔点217 ℃，沸点685 ℃，溶于氯仿___________________________。
(4)锑：熔点630.74 ℃，沸点1 750 ℃，导电__________________________。
分子晶体
共价晶体
分子晶体
金属晶体
3. 金属键越强，金属的硬度越大，熔、沸点越高，且据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是(　　)
A．镁的硬度小于铝
B．镁的熔、沸点低于钙
C．镁的硬度大于钾
D．钙的熔、沸点高于钾
B
由阴离子和阳离子相互作用而形成的晶体，叫做离子晶体
概念：
构成微粒：
微粒间的作用力：
阴、阳离子(有的存在中性分子H2O,NH3)
离子键为主
二、离子晶体
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, 晶体的熔沸点就高
阴、阳离子之间的作用力
请思考：同为铝的卤化物，AlF3的熔点为1563℃，但AlCl3的只有193 ℃为什么差距如此之大呢？
比较不同晶体熔、沸点的基本思路
（1）首先看物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体；再看物质所属类型，一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体
（2）结构类型相同时再根据相应规律进行判断。同类晶体熔、沸点比较思路：
分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；
共价晶体→共价键键能→键长→原子半径；
离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径；
金属晶体→金属键强弱→金属阳离子所带电荷、金属阳离子半径。
物理性质：1、熔沸点，硬度相差较大
2、晶体不导电，熔融状态能导电
金版P76 例1 2 3
NaCl的晶胞示意图
CsCl的晶胞示意图
CaF2的晶胞示意图
三、离子晶体的晶胞
思考：氯化钠晶体中钠离子和氯离子分别处于晶胞的什么位置？
顶点和面心是氯离子
棱上和体心是钠离子
每个晶胞含钠离子和氯离子的个数：
钠离子和氯离子的个数比为
4、4
1:1
NaCl的晶胞
化学式：NaCl
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。
Cl－
Na＋
6
12
6
12
配位数：一种离子周围最邻近的带相反电荷的离子数目
Na+的配位数为： ；
Cl-的配位数为： 。
6
6
NaCl晶体
Na+
Cl-
3
1
5
6
2
4
1
5
4
2
3
6
这几个Na+在空间构成的几何构型为__________
正八面体
NaCl晶体
（1）铯离子和氯离子的位置？
铯离子：
氯离子：
（2）每个晶胞含铯离子、氯离子的个数？
铯离子：
氯离子：
或者反之
1个；
1个。
体心
顶点
Cl-
Cs+
（3）配位数
它们所围成的空间几何构型是 。
8
正六面体
Cs+的配位数为： ；Cl-的配位数为： 。
8
CsCl晶体
每个Ca2＋周围与之等距且距离最近的F－有___个，Ca2＋有___个。
每个F－周围与之等距且距离最近的Ca2＋有____个，F－有____个。
Ca2＋的配位数为： 8 ；
F－的配位数为： 4 。
8
12
4
6
CaF2的晶胞示意图
三、过渡晶体与混合晶体
1.过渡晶体
离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。
偏向离子晶体的过渡晶体 的Na2O通常当作离子晶体来处理;
偏向共价晶体的过渡晶体Al2O3、SiO2则通常当作共价晶体来处理。
2、混合型晶体(石墨晶体)
1.下列有关晶体的叙述中，错误的是( )。
A.干冰晶体中，每个CO 周围紧邻12个CO
B.氯化钠晶体中，每个Na+周围紧邻且距离相等的Na+共有6个
C.氯化铯晶体中，每个Cs周围紧邻8个CI-
D.金刚石为三维骨架结构，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子
B
课时作业P34 9
金版P77 例2 P78 4 5 6