《高中化学 3.2金属晶体与离子晶体课件 鲁科版选修3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 3.2金属晶体与离子晶体课件 鲁科版选修3（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二节 金属晶体与离子晶体,晶体的特性有：(1)规则的_；(2)固定_；(3)_；(4)能发生X射线衍射。其中利用_ _是区分晶体和非晶体最可靠、最科学的方法。 晶体类型有：(1)_晶体；(2)_晶体；(3)_晶体；(4)_晶体。 晶体内微粒的堆积方式：(1)等径圆球的密堆积简单立方堆积，配位数为_，空间利用率为_；A2型密堆积，配位数为_，空间利用率为_；A3型最密堆积，配位数为_，空间利用率为_；A1型最密堆,1,几何外形,熔点,各向异性,能否发,生X射线衍射,2,离子,分子,原子,金属,3,6,52%,8,68%,12,74%,积即“_方式，配位数为_。空间利用率为_。 (2)非等径圆球
2、的密堆积主要是离子晶体，在离子晶体中阴、阳离子半径不等；一般看成是大球(如NaCl中的Cl)先按一定方式做_，小球(如NaCl中Na)再填空在大球所形成的_中。NaCl晶体中Cl先按_型最密堆积，Na填在Cl所构成的_中；ZnS晶体中S2按_方式进行最密堆积，Zn2填在S2所构成的 _中。,ABCABCABC,12,74%,等径圆球的密堆积,空隙,A1,空隙,A1,空隙,晶体结构中最小的_称为晶胞。如某晶体的晶 胞为： ，则该晶体的化学式 为_或_。,4,重复单元,XY3Z,ZXY3,理解金属晶体和离子晶体中微粒间的堆积方式，并能从化学键和堆积方式两个角度认识金属晶体的延展性、离子晶体熔、沸点
3、和硬度等性质的特点。 学会从晶胞这个结构单元的角度来认识晶体的内部结构并且学会利用这种方法研究其他晶体。 通过对微观结构的研究、讨论，体会感悟微观世界的精巧。,1,2,3,概念：金属晶体是金属原子通过_形成的一类晶体。金属晶体常温下除_外都是固体。 构成微粒：金属阳离子、_电子。 晶体内微粒间的作用力：_。 金属晶体的结构形式 由于金属键没有饱和性和方向性，从而导致金属晶体最常见的结构形式具有堆积密度大、原子配位数高、能充分利用空间等特点。,1.,2,3,4,金属键,Hg,自由,金属键,金属晶体的原子空间堆积有的采用最密堆积形式，如：面心立方最密堆积A1、六方最密堆积A3、体心立方密堆积A2等
4、。 (1)面心立方最密堆积A1型最密堆积 面心立方晶胞，即立方体的八个顶角和六个面的中心各有一个原子，配位数为12，这种堆积方式的空间利用率比体心立方密堆积高。 (2)体心立方密堆积A2型密堆积,如右图所示为体心立方晶胞，即立方体的八个顶角和体心各有一个原子，配位数为8。 (3)六方最密堆积A3型最密堆积,六方晶胞，配位数为12，这种堆积方式的空间利用率也比体心立方密堆积高。,金属的晶体结构与物理性质 (1)金属晶体具有良好的导电性、导热性。这是由于自由电子在外加电场的作用下发生_移动，形成电流，使金属晶体具有良好的导电性；而自由电子在运动过程中通过碰撞进行能量_，使金属晶体具有良好的导热性。
5、,5,定向,传递,(2)金属晶体具有良好的延展性。这是由于自由电子在金属晶体内可以自由运动，当金属受到外力作用被拉成细丝或压成薄片时，虽然各层之间发生了相对滑动，但自由电子跟金属阳离子之间的较强的相互作用没有改变，因而不致发生_。 (3)金属的熔点、硬度等取决于金属晶体内部作用力的强 弱。一般来说，金属原子的_越多，原子半径 _，金属晶体内部作用力越强，因而晶体熔点越高， 硬度_。,断裂,价电子数,越小,越大,(4)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_。 合金 (1)概念：合金是由_与另一种金属或几种金属(非金属)融合而成的，具有
6、金属特性的物质叫做合金。 (2)性质：合金不是纯金属，但具有金属特性。与单组分金属相比，合金的某些性质更优越。如不锈钢能够耐 _、_的腐蚀，硬铝具有较大的_，合金的_一般比它的组分金属低，_和_比它的组分金属 _，应用比纯金属广泛得多。,6,一种金属,酸,碱,硬度,熔点,硬度,强度,大,好,离子晶体的概念：由_和_通过_键结合，在空间呈现有规律的排列而形成的晶体。 构成离子晶体的微粒是：_、_。 构成离子晶体的微粒之间的作用力：_。 离子晶体的结构,1.,阴离子,离子,2,阳离子,阴离子,3,离子键,4,6,6,4,4,12,4,阳离子,8,8,6,6,11,(3)ZnS型离子晶体中，阴离子和
7、阳离子的排列类似NaCl型，但相互穿插的位置不同，使阴、阳离子的配位数不是6，而是4。常见的ZnS型离子晶体有硫化锌、碘化银、氧化铍的晶体等。 晶格能 (1)含义 将1 mol离子晶体中阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量。 晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定。 (2)大小,5.,正比,反比,与晶体的_有关。 离子晶体的特性 (1)熔点、沸点_。晶格能越大，熔点_。 (2)一般_溶于水，而难溶于非极性溶剂。 (3)固态时不导电，_状态或_导电。,结构型式,6,较高,越高,熔融,水溶液,易,(1)固态导电的一定是金属晶体吗？ (2)金属的延展性与金属键有什么关系？ 提示 (1)不一定。如
8、石墨在固态时也导电，但不是金属。 (2)金属晶体由金属原子堆积而成，当金属受外力时，层与层之间可以发生相对滑动，但金属键仍然存在，所以金属键不会断裂，故金属具有良好的延展性。,【慎思1】,金属晶体三维空间模型常见的三种结构是怎样的？ 提示,【慎思2】,注意：金属钋(Po)为简单立方密堆积，配位数为6，空间利用率为52%。,离子晶体特性与结构有哪些联系呢？ 提示 (1)离子晶体具有较高的熔点、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力使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。 一般来说，阴、阳离子所带的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，离子晶体的熔
9、、沸点越高，如熔沸点：Al2O3MgO；NaClCsCl等。 (2)离子晶体硬而脆。离子晶体中，阴阳离子间有较强的离子键，离子键表现出较强的硬度，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。,【慎思3】,(3)离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量，克服了离子间的相互作用，成了自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而导电。离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子(或水合离子)，在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。 (4)大多数离子晶体易溶于极性
10、溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、煤油)中。当把离子晶体放在水中时，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。,(5)离子晶体判断技巧 离子晶体的一些特殊物理性质可用于确定晶体类型。如在水溶液中和在熔融状态下都能导电的晶体一般是离子晶体。 对于离子晶体的熔、沸点，要注意“一般地说”和“较高”等字词。“一般地说”说明离子晶体的熔、沸点还有些特例；“较高”是与其他晶体类型比较的结果。,为什么同样是AB型离子化合物其晶体结构存在着较大的差异？,【慎思4】,定义：金属晶体是指金属原子通过金属键形成的晶体。 金属键：金属晶体中金属
11、阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用。 金属键的特征：由于自由电子为整个金属所共有，所以金属键没有方向性和饱和性。 金属原子的外层电子数比较少，容易失去电子变成金属离子和电子，金属离子间存在反性电荷的维系带负电荷的自由移动的电子(运动的电子使体系更稳定)，这些电子,1,2,不是专属于某几个特定的金属离子这就是金属晶体形成的原因。 特别提醒：尽管每个电子的运动都是随机的，但是大量的价电子运动统计的结果是均匀地分布在整个晶体中，每个金属离子都均等的享用所有价电子，但都不可能独占，这就是金属键的核心思想。,金属晶体的结构型式 (1)特点：最常见的结构型式具有堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间等
12、特点。 (2)分类：Ca、Al、Cu、Ag、Au等金属晶体属于A1型最密堆积，Mg、Zn等金属晶体属于A3型最密堆积，A2型密堆积又称为体心立方密堆积，Li、Na、K、Fe等金属晶体属于A2型密堆积。A1型配位数为12，A2型配位数为8，A3型配位数为12。,3,特别提醒：(1)对金属晶体的认识要抓住金属晶体中存在微粒和微粒间的相互作用，并能由此来分析金属晶体的特性。 (2)熟悉常见三种结构模式中的配位数、晶胞中所含有的原子数、晶胞名称及是否是密堆积等。,金属键和原子的堆积方式与金属晶体的物理性质的关系 (1)导电性：金属受热后，金属晶体中离子的振动加剧，阻碍着自由电子的运动。所以温度升高导电
13、性下降。 (2)延展性：金属的堆积方式和金属键共同决定金属晶体是否具有良好的延展性。 注意金属的延展性是有限度的：同时有少数金属，如锑、锇、锰等性质较脆，没有延展性。 特别提醒：金属之最：(1)导电和导热性最好的金属是银 (2)延性最好的金属是铂 (3)展性最好的金属是金 (4)密度最小的金属是锂，最大的金属是锇 (5)熔点最低的金属是汞，最高的是钨 (6)硬度最大的金属是铬,4,合金 (1)理解概念时一定紧紧抓住两点：一是至少有一种是金属；二是合金一般是将各组分熔合成均匀的液体，再经冷凝而制得的。 (2)合金的熔点比其成分中各金属的熔点都要低，而不是介于两种成分金属的熔点之间。 (3)具有比
14、各成分金属更好的硬度、强度和机械加工性能。例如：金属铝很软，但如果将铝与铜、镁按一定的比例混合，经高温熔融后冷却可以得到硬铝，硬度大大提高。 (4)合金的不同类型是通过半径的不同和失电子能力的不同进行划分的。合金是在纯金属中引入其他元素，使化学键及晶体结构上发生变化，从而影响到性质。,5,判断下列说法错误的是 ( )。 A镁的硬度大于铝 B镁的熔、沸点低于钙 C镁的硬度大于钾 D钾与镁晶体中原子堆积方式不同，镁的延展性比钾的 强,【例1】,解析 镁和铝的电子层数相同，价电子数AlMg，原子半径AlMg, 硬度AlMg，A项不正确。镁、钙价电子数相同，但半径CaMg，所以金属键MgCa，熔、沸点
15、MgCa，B项不正确。用以上比较方法可推出：价电子数MgK，原子半径MgK，硬度MgK，C项正确。镁晶体中原子堆积方式属于最密堆积，比钾晶体中空间利用率高，延展性比钾的好，D项正确。 答案 AB,比较金属的物理性质，就是比较金属键的强弱，主要从两方面分析：(1)价电子数；(2)原子半径。,金属晶体的形成是因为晶体中存在 ( )。 金属原子 金属离子 自由电子 阴离子 A只有 B只有 C D 解析 金属晶体内存在的作用力是金属键，应该从金属键的角度考虑，分析金属键的组成和特征：由自由电子和离子组成，自由电子具有良好导电性，即金属晶体是金属离子和自由电子通过金属键形成的。 答案 C,【体验1】,定义：离子晶体是阴阳离子通过离子键结合，在空间呈现有规律的排列所形成的晶体。 离子晶体的简单结构类型 离子晶体以紧密堆积方式，阴阳离子尽可能接近，向空间无限扩展，形成晶体。阴阳离子的配位数比较大，故晶体中不存在单个分子。 组成
