【高中化學(xué)】金屬和離子晶體 2022-2023學(xué)年高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

§3.2

金屬晶體與離子晶體第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一、金屬的分類1、分類依據(jù)：根據(jù)組成晶體的微粒及微粒之間的相互作用晶體類型構(gòu)成微粒微粒間的相互作用實(shí)例離子晶體_________________NaCl金屬晶體_________、_______________銅原子晶體___________金剛石分子晶體_______________冰注意：由原子構(gòu)成的晶體不一定都是原子晶體，稀有氣體是單原子分子2、微粒間作用的強(qiáng)弱熔融狀態(tài)需要破壞的作用力：原子晶體熔融需破壞共價(jià)鍵離子晶體熔融需破壞離子鍵金屬晶體熔融需破壞金屬鍵分子晶體熔融需破壞氫鍵或范德華力微粒之間相互作用的強(qiáng)弱:化學(xué)鍵>氫鍵

>范德華力熔沸點(diǎn)一般規(guī)律：原子晶體>離子晶體>分子晶體金屬晶體的熔沸點(diǎn)差別很大，有的很高：例如鎢、鉑，有的熔沸點(diǎn)很低：例如汞、銫、鎵二、金屬晶體1.金屬晶體：金屬陽(yáng)離子與自由移動(dòng)電子通過(guò)金屬鍵結(jié)合而成的晶體(1)晶體中不存在單個(gè)分子(2)金屬陽(yáng)離子被自由電子所包圍2.影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素金屬離子半徑及價(jià)電子數(shù)目3.金屬鍵與金屬熔沸點(diǎn)的關(guān)系金屬鍵越強(qiáng)，則金屬晶體熔沸點(diǎn)越高4.金屬鍵的特征金屬鍵沒(méi)有方向性，沒(méi)有飽和性金屬晶體大多采用緊密堆積5.金屬的物理共性容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等導(dǎo)電性導(dǎo)熱性延展性自由電子在外加電場(chǎng)作用下定向移動(dòng)自由電子與金屬離子碰撞傳遞熱量晶體中各原子層相對(duì)滑動(dòng)仍保持相互作用自由電子+金屬離子金屬原子錯(cuò)位+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++采用密堆積的方式形成的晶體延展性更強(qiáng)三、金屬晶體原子的堆積模型1、金屬晶體的原子排列方式(二維空間)(1)緊密堆積：微粒之間的作用力使微粒間盡可能的相互接近，使它們占有最小的空間(2)配位數(shù)：在晶體中與每個(gè)微粒緊密相鄰(一般指相切)的微粒個(gè)數(shù)

非密置層

配位數(shù)=4配位數(shù)=6密置層2.金屬晶體的原子堆積方式(三維空間)(1)

非密置層的堆積方式：①簡(jiǎn)單立方堆積(Po型)討論1：該堆積方式中金屬原子的配位數(shù)是多少？空間利用率：晶體的空間被微粒占據(jù)的體積百分?jǐn)?shù)，用它來(lái)表示緊密堆積的程度。討論2：該堆積方式中金屬原子占有晶胞體積的百分?jǐn)?shù)是多少？配位數(shù)空間利用率652％簡(jiǎn)單立方堆積Po(釙)(1)非密置層的堆積方式：②體心立方堆積(K型)配位數(shù)空間利用率868％aba采用體心立方堆積的金屬有：Li、Na、K、Ba、W、Fe(2)密置層的堆積方式：

配位數(shù)均為12①六方最密堆積(Mg型)配位數(shù)12空間利用率74％六方最密堆積(Mg、Zn、Ti)配位數(shù)=12空間利用率=單個(gè)晶胞獨(dú)占的原子個(gè)數(shù)/單晶胞的體積原子半徑=Raaa3423球rVp′=②面心立方最密堆積(Cu型)配位數(shù)12空間利用率74％BCACuAgAuCaAlPdPt金屬晶體的4種堆積方式比較堆積類型代表物質(zhì)層類型晶胞每個(gè)晶胞所含原子數(shù)配位數(shù)

空間利用率簡(jiǎn)單立方體心立方六方最密面心最密Po(釙)非密置層16KNaFe非密置層28MgZnTi密置層212CuAgAu密置層41252%68%74%74%3、合金①定義：由一種金屬和另一種或幾種金屬或某些非金屬所組成的，具有金屬特性的物質(zhì)。②特點(diǎn)：a.合金的熔點(diǎn)比其成分中各金屬的熔點(diǎn)要低。b.硬度、強(qiáng)度比各成分金屬高。性質(zhì)：熔點(diǎn)高（高于金剛石），硬度小，可導(dǎo)電

。石墨晶體石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)：層內(nèi)C原子以共價(jià)鍵結(jié)合成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，層間以范德華力結(jié)合。----混合型晶體(過(guò)渡型晶體)每個(gè)C與3個(gè)C形成C—C鍵，構(gòu)成正六邊形，鍵長(zhǎng)相等，鍵角相等(均為120°)；C原子個(gè)數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為：每個(gè)正六邊形平均只占有6×(1／3)=2個(gè)C1﹕3×(1/2)=2﹕31、定義：由陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的晶體2、成鍵微粒：陰、陽(yáng)離子3、微粒間相互作用力：離子鍵4、常見(jiàn)的離子晶體：強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物、大部分的鹽類四、離子晶體5、離子晶體沒(méi)有分子，化學(xué)式表示晶胞中陰陽(yáng)離子數(shù)目比1.配位數(shù)：離子晶體中離子配位數(shù)指離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目r+/r-0.225~0.4140.414~0.7320.732~1.000配位數(shù)468離子Na+Cs+Cl-離子半徑/pm

95169181AB五、離子晶體晶胞類型配位數(shù)468半徑比0.2-0.40.4-0.70.7-1.0空間構(gòu)型ZnSNaClCsCl離子晶體陰離子的配位數(shù)陽(yáng)離子的配位數(shù)NaClCsCl6688你認(rèn)為是什么因素決定了離子晶體中離子的配位數(shù)？2.決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素①幾何因素——晶體中正負(fù)離子的半徑比——晶體中正負(fù)離子的電荷比②電荷因素③鍵性因素——離子鍵的純粹程度配位數(shù)：離子晶體中離子配位數(shù)指離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目。3.NaCl晶胞哪個(gè)是NaCl晶胞？不能重合！能重合！為什么大的是晶胞呢？①鈉離子和氯離子的位置：鈉離子：體心和棱中點(diǎn)；氯離子：面心和頂點(diǎn)?；蛘叻粗?。③Na+

與Cl-

的配位數(shù)：②每個(gè)晶胞含鈉離子、氯離子的個(gè)數(shù)：均為4均為6無(wú)單個(gè)分子存在；NaCl不表示分子式。④在氯化鈉晶體中，若鈉離子與周圍最近的氯離子距離為a，那么每個(gè)鈉離子周圍最近且等距離的鈉離子有

個(gè)，其距離為

。2a12在氯化鈉晶胞中，距鈉離子最近且等距的氯離子形成

構(gòu)型。八面體【思考】3.

氯化銫型晶胞---Cs+---Cl-①銫離子和氯離子的位置：銫離子：體心；氯離子：頂點(diǎn)?；蚍粗＂诿總€(gè)晶胞含銫離子、氯離子的個(gè)數(shù)：均為1③Cs+

與Cl-

的配位數(shù)：均為8④在氯化銫晶體中，每個(gè)銫離子周圍最近且等距離的銫離子有____個(gè)，每個(gè)氯離子周圍最近且等距離的氯離子有____個(gè)。66②Zn2+、S2-的配位數(shù)：①每個(gè)ZnS晶胞中含陰、陽(yáng)離子：

4.ZnS型晶胞均為4均為45.

CaF2型晶胞Ca2+F-48②Ca2+的配位數(shù)：①每個(gè)CaF2晶胞中含陰、陽(yáng)離子：

Ca2+為4、F-為8F-的配位數(shù)：各類型離子晶體晶胞的比較晶體類型晶胞類型晶胞結(jié)構(gòu)示意圖配位數(shù)距離最近且相等的相反離子每個(gè)晶胞含有離子數(shù)實(shí)例NaCl型ABCsCl型ZnS型AB2CaF2型Na+：6Cl-：6Cs+：Cl-：88Zn2+：S2-：44Ca2+：F-：48Na+：Cl-：Cs+：Cl-：Zn2+：S2-：Ca2+：F-：Na+：Cl-：Cs+：Cl-：Zn2+：S2-：Ca2+：F-：6688444844114484KBrAgCl、MgO、CaS、BaSeZnS、AgI、

BeOCsCl、CsBr、CsI、TlCl堿土金屬鹵化物、堿金屬氧化物。小結(jié)1、定義：拆開1mol離子晶體，形成完全氣態(tài)陰陽(yáng)離子所吸收的能量。氟化物晶格能/kJ·mol-1NaF923MgF22957AlF35492符號(hào)

U2、晶格能的大小的影響因素離子半徑、所帶電荷所帶電荷越多，離子半徑越小，離子間的距離越小，晶格能越大六、晶格能晶格能隨離子間距的減小而增大,因此隨著陽(yáng)離子或陰離子半徑的減小,晶格能增大;晶格能愈大,晶體的熔點(diǎn)就愈高。晶格能∝q1.q2/r晶格能與陰、陽(yáng)離子所帶電荷的