第1课时金属晶体离子晶体.docVIP

第2节几种简单的晶体结构模型

第1课时金属晶体离子晶体

【课程标准要求】

1.进一步熟悉金属晶体的概念和特征，能用金属键理论解释金属晶体的物理性质。

2.知道金属晶体中晶胞的堆积方式。

3.学会关于金属晶体典型计算题目的分析方法。

4.理解离子键、离子晶体的概念，知道离子晶体类型与其性质的联系。

5.认识晶格能的概念和意义，能根据晶格能的大小，分析晶体的性质。

一、金属晶体

1.金属晶体

(1)金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。

(2)金属键是指金属阳离子和自由电子之间的强的相互作用。

(3)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子。

2.常见金属晶体的三种结构模型

实例

Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt

Li、Na、K、Ba、W、Fe

Mg、Zn、Ti

结构

示意图

配位数

12

8

12

3.金属晶体的堆积模型

(1)由于金属键没有方向性，因此金属晶体可以看成由直径相等的圆球在三维空间紧密堆积而成。

(2)平面堆积方式

如图1给出了球堆积层的两种模式，其中最紧密排列只有一种，称为密置层。

(3)金属晶体的堆积方式

层与层之间相互叠放在一起，便形成了晶体的堆积模型。如图2所示。

4.金属晶体的结构与物理性质

(1)金属晶体具有良好的延展性

由于金属通常采用密堆积方式，在锻压或捶打时，密堆积层的金属原子之间比较容易产生滑动，但金属密堆积层之间始终保持着金属键的作用。

(2)金属晶体中原子的堆积方式也会影响金属的性质，如具有最密堆积结构的金属的延展性往往比其他结构的延展性好。

(3)金属晶体熔、沸点的规律

金属的熔、沸点取决于金属键的强弱，一般金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属晶体内部金属键越强，晶体熔、沸点越高。

【微自测】

1.判断下列描述的正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)有阳离子的晶体中一定含有阴离子(×)

(2)金属能导电，所以金属晶体是电解质(×)

(3)金属晶体和电解质溶液在导电时均发生化学变化(×)

(4)金属晶体只有还原性(√)

二、离子晶体

1.离子晶体概念及结构特点

(1)概念：阴、阳离子在空间呈现周期性重复排列所形成的晶体。

(2)结构特点：

①构成微粒：阴离子和阳离子，离子晶体中不存在单个分子。

②微粒间的作用力：静电作用。

2.离子晶体类型

晶体

类型

NaCl型

CsCl型

ZnS型

CaF2型

晶胞

配位数

6

8

4

3.晶格能与物理性质

概念

11mol离子晶体完全气化为气态，阴、阳离子所吸收的能量

意义

晶格能越大，表示离子间作用力越强，离子晶体越稳定

影响因素

①晶格能∝eq\f(q1·q2,r)，即与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比；

②与离子晶体的结构类型有关

对晶体物理

性质的影响

晶体结构型式相同时，晶格能越大，熔、沸点越高，硬度越大

4.离子晶体的一般性质

性质

规律

熔、沸点

较高，且晶格能越大，熔点越高

溶解性

一般易溶于水，难溶于非极性溶剂

导电性

固态时不导电，熔融状态或在水溶液中导电

【微自测】

2.判断下列描述的正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)离子晶体中一定存在金属阳离子(×)

(2)离子晶体中一定不存在共价键(×)

(3)离子晶体都能导电(×)

(4)“NaCl”是氯化钠的分子式(×)

(5)晶格能是指破坏1mol离子键所吸收的能量(×)

离子晶体的结构与性质

——【活动探究】——

下面是NaCl、CsCl、ZnS和CaF2四种离子晶体的晶胞结构：

1.(1)NaCl晶体中，Cl－的配位数是多少？距Na＋最近的Cl－形成的几何构型是什么？

提示：Cl－的配位数是6；距Na＋最近的Cl－形成正八面体结构。

(2)CsCl晶体中，Cs＋的配位数是多少？

提示：Cs＋的配位数是8。

(3)CaF2晶体中，Ca2＋的配位数是多少？F－的配位数是多少？已知晶胞的边长是apm，则晶体的密度是多少？

提示：Ca2＋的配位数是8；F－的配位数是4；每个晶胞中含4个CaF2，则(a×10－10)3·ρNA＝4×78＝312

ρ＝eq\f(312,a3NA×10－30)g·cm－3＝eq\f(312,a3NA)×1030g/cm3。

2.以下是八种物质的熔点：

序号

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

物质

NaF

NaCl

NaBr

NaI

MgO

CaO

SrO

BaO

熔点/℃

993

801

747

661

2852

2614

2430

1918

(1)①～④、⑤～⑧中物质的熔点为什么会逐渐降低？

提示：①～④均为离子晶体且离子所带电荷相同，从F－→I－随着离子半径的增大，晶格能减弱，熔点逐渐降低。⑤～⑧均为离子晶体且离子所带电荷相同，从Mg2＋→Ba2＋随着离子半径的增