過(guò)渡晶體與混合型晶體課件高二下學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修2

第三節(jié)金屬晶體與離子晶體第3課時(shí)過(guò)渡晶體與混合型晶體學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道介于典型晶體之間的過(guò)渡晶體及混合型晶體是普遍存在的。2、了解過(guò)渡晶體，掌握石墨這一混合型晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。情境導(dǎo)入晶體類型之間存在絕對(duì)的界限嗎？一、過(guò)渡晶體近代實(shí)驗(yàn)表明，純粹的離子鍵是不存在的，絕大多數(shù)離子鍵都不是典型的，只是離子鍵占優(yōu)勢(shì)而已。

銫的電負(fù)性為0.7，而氟的電負(fù)性為4.0，兩者之差是所有元素中電負(fù)性差值最大的，因此氟化銫(CsF)是典型的離子晶體。

但Cs﹢與F﹣的結(jié)合也不完全是純靜電作用，仍有部分共價(jià)性質(zhì)。其離子鍵成分占92%，其余8%為共價(jià)鍵成分。這說(shuō)明即便是像銫和氟這樣典型的金屬和典型的非金屬形成化學(xué)鍵時(shí)，成鍵原子軌道之間依然有部分重疊。（重疊部分會(huì)形成共價(jià)鍵）一、過(guò)渡晶體③晶體性質(zhì)偏向某一晶體類型的過(guò)渡晶體通常當(dāng)作該晶體類型處理。①四種典型晶體類型都存在過(guò)渡晶體。介于某兩種晶體類型之間的晶體。(1)定義：②離子晶體和共價(jià)晶體的過(guò)渡標(biāo)準(zhǔn)是化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)。離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)大，作為離子晶體處理，離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)小，作為共價(jià)晶體處理。(2)過(guò)渡晶體要點(diǎn)：離子鍵的百分?jǐn)?shù)是依據(jù)電負(fù)性的差值計(jì)算出來(lái)的，電負(fù)性差值越大，離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)越大。電負(fù)性差值大于1.7通常形成離子鍵。電負(fù)性差值小于1.7通常形成共價(jià)鍵。一、過(guò)渡晶體離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)更小，共價(jià)鍵不再貫穿整個(gè)晶體，離子鍵的百分?jǐn)?shù)大于50%,當(dāng)作離子晶體處理離子鍵的百分?jǐn)?shù)小于50%，偏向共價(jià)晶體,當(dāng)作共價(jià)晶體處理第三周期元素幾種氧化物的化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)是分子晶體一般,當(dāng)電負(fù)性的差值>1.7時(shí)，離子鍵的百分?jǐn)?shù)大于50%。可認(rèn)為是離子晶體。電負(fù)性差值越大，離子鍵的百分?jǐn)?shù)越大。一、過(guò)渡晶體1.正誤判斷(1)純粹的典型晶體是沒有的(

)(2)離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)是依據(jù)電負(fù)性的差值計(jì)算出來(lái)的，差值越大，離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)越小(

)(3)在共價(jià)晶體中可以認(rèn)為共價(jià)鍵貫穿整個(gè)晶體，而在分子晶體中共價(jià)鍵僅局限于晶體微觀空間的一個(gè)個(gè)分子中(

)(4)四類晶體都有過(guò)渡型(

)(5)Al2O3晶體中存在離子鍵，屬于離子晶體(

)√××√×二、混合型晶體——石墨思考：金剛石和石墨同是碳單質(zhì)的晶體，它們的性質(zhì)存在哪些異同？金剛石部分物理性質(zhì)熔點(diǎn)莫氏硬度導(dǎo)電性3550℃10無(wú)石墨部分物理性質(zhì)熔點(diǎn)莫氏硬度導(dǎo)電性3850℃1有為什么會(huì)存在這些差異？因?yàn)榻饎偸枪矁r(jià)晶體，而石墨屬于混合型晶體共價(jià)晶體熔點(diǎn)很高質(zhì)地堅(jiān)硬不能導(dǎo)電

？晶體熔點(diǎn)很高

質(zhì)地較軟

能導(dǎo)電二、混合型晶體——石墨像石墨這樣，既有共價(jià)鍵又有范德華力，同時(shí)還存在類似金屬鍵的作用力，兼具共價(jià)晶體、分子晶體、金屬晶體特征的晶體，稱為混合型晶體。碳原子均采取sp2雜化，形成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)。層內(nèi)C原子以共價(jià)鍵結(jié)合，層間靠范德華力維系。石墨的層狀結(jié)構(gòu)（1）混合型晶體定義：（石墨晶體是一種典型的混合型晶體）范德華力共價(jià)鍵①石墨性質(zhì)特征：熔點(diǎn)高、質(zhì)軟、能導(dǎo)電共價(jià)晶體特征金屬晶體特征二、混合型晶體——石墨石墨晶體中的二維平面結(jié)構(gòu)石墨的層狀結(jié)構(gòu)石墨結(jié)構(gòu)中未參與雜化的p軌道層平面每個(gè)C原子周圍連接3個(gè)C，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)很短，鍵能很大，石墨的熔點(diǎn)很高。層與層之間靠范德華力維系，作用力弱，容易滑動(dòng)，所以石墨質(zhì)軟，可作潤(rùn)滑劑。層中每個(gè)碳原子均剩余一個(gè)未參與雜化的2p電子，所有的p軌道平行重疊，形成離域大π鍵，這些p軌道中的電子可在整個(gè)層平面中運(yùn)動(dòng)。類似共價(jià)晶體類似分子晶體石墨能導(dǎo)電，類似金屬晶體②石墨晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)由于相鄰碳原子平面之間相隔較遠(yuǎn)，電子不能從一個(gè)平面跳躍到另一個(gè)平面。所以石墨的導(dǎo)電性只能沿石墨平面方向。

石墨在同一平面(同層中)每個(gè)碳原子均剩余一個(gè)未參與雜化的2p軌道，所有的p軌道平行重疊，形成離域大π鍵，這些p軌道中的電子可在整個(gè)碳原子平面中運(yùn)動(dòng)。所以石墨中的大π鍵具有類似“電子氣”的性質(zhì)，因此石墨能導(dǎo)電(類似金屬晶體的導(dǎo)電性)。石墨為什么能導(dǎo)電？二、混合型晶體——石墨二、混合型晶體——石墨在石墨的層狀結(jié)構(gòu)中。層與層之間靠分子間作用力（范德華力）結(jié)合，作用力非常小，因此層與層之間可以相對(duì)滑動(dòng)。當(dāng)石墨與其他物體接觸時(shí)，這種層狀結(jié)構(gòu)可以起到潤(rùn)滑作用，從而減少摩擦，所以石墨具有潤(rùn)滑性。石墨為什么具有潤(rùn)滑性？二、混合型晶體——石墨①石墨中所有碳原子均采取_______，形成____________結(jié)構(gòu)②石墨中C與C-C個(gè)數(shù)比為________。sp2雜化平面六元并環(huán)金剛石中碳原子均采取_______，形成____________結(jié)構(gòu)sp3雜化三維骨架2︰3金剛石中C與C-C個(gè)數(shù)比為________。1︰2（2）石墨與金剛石的比較：金剛石的晶體結(jié)構(gòu)石墨晶體中的二維平面結(jié)構(gòu)③質(zhì)量相同的金剛石與石墨，兩者碳原子的個(gè)數(shù)比為_______兩者碳碳鍵的個(gè)數(shù)______。石墨比金剛石質(zhì)軟，熔點(diǎn)高，更穩(wěn)定1︰14︰3石墨中每個(gè)C原子參與了

個(gè)C-C和

個(gè)六元環(huán)（

6個(gè)原子共平面）的形成；石墨晶體中最小環(huán)為六元環(huán)，每個(gè)鍵被

個(gè)C原子共用，每一個(gè)六元環(huán)平均占6×1/3=2個(gè)C原子，6×1/2=3個(gè)C-C鍵；

所以石墨中C與C-C個(gè)數(shù)比為________2︰3332通過(guò)對(duì)過(guò)渡型晶體、混合型晶體的討論，你對(duì)晶體類型有何認(rèn)識(shí)？對(duì)事物的簡(jiǎn)單分類，盡管條理鮮明，但可能只是概括了最典型的事實(shí)。許多晶體不能被簡(jiǎn)單的歸類到四種晶體的某一類。一種結(jié)晶形碳,灰黑色，成葉片狀、鱗片狀和致密塊狀。質(zhì)軟,具滑膩感，能導(dǎo)電?；瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，耐腐蝕，在空氣或氧氣中強(qiáng)熱可以燃燒生成CO2。石墨可用作潤(rùn)滑劑，可用于制造坩堝、電極、鉛筆芯等。石墨用途石墨電極石墨坩堝二、混合型晶體——石墨SiO44-Si2O76-單鏈雙鏈六元環(huán)(SiO3)612-硅酸鹽是地殼巖石的主要成分。硅酸鹽的陰離子結(jié)構(gòu)豐富多樣，既有有限數(shù)目的硅氧四面體構(gòu)建的簡(jiǎn)單陰離子，如SiO44－、Si2O76－、(SiO3)612－（六元環(huán)）等，也有以硅氧四面體為結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成一維、二維、三維無(wú)限伸展的共價(jià)鍵骨架。金屬離子則以離子鍵與陰離子或陰離子骨架結(jié)合。部分Si被Al取代則得到鋁硅酸鹽。硅酸鹽

納米晶體是晶體顆粒尺寸在納米（10－9m）量級(jí)的晶體。納米晶體相對(duì)于通常的晶體，在聲、光、電、磁、熱等性能上常會(huì)呈現(xiàn)新的特性，有廣闊的應(yīng)用前景。僅以熔點(diǎn)為例，當(dāng)晶體顆粒小至納米量級(jí)，熔點(diǎn)會(huì)下降。金屬鉛的晶粒大小與熔點(diǎn)的關(guān)系如下表所示：r/nm51020406080100120140160180200T/K34.7144294420473502520533542549554559納米晶體從金屬鉛的晶粒大小與熔點(diǎn)的關(guān)系圖和表中，能得出什么結(jié)論？金屬鉛的晶粒大小與熔點(diǎn)的關(guān)系501001502002004006000T/Kr/nm晶體顆粒小于200nm時(shí)，晶粒越小，金屬鉛的熔點(diǎn)越低。因此，我們通常說(shuō)純物質(zhì)有固定的熔點(diǎn)，但當(dāng)純物質(zhì)晶體的顆粒小于200nm(或者250nm)時(shí)，其熔點(diǎn)會(huì)發(fā)生變化主要原因是晶體的表面積增大。納米晶體為什么會(huì)有不同于大塊晶體的特性呢?納米晶體明礬晶體的制備明礬晶體的制備(1)你是否得到了完美的明磯晶體?請(qǐng)描述你制備的明礬晶體顏色和外形。能得到明礬晶體，但要得到完美的明礬晶體是比較困難的。顏色:無(wú)色透明;外形:塊狀，有平滑的晶面與棱角。明礬晶體的制備(2)在上述實(shí)驗(yàn)中，為什么所用儀器都要用蒸餾水洗凈?為什么晶種一定要懸掛在溶液的中央位置?(3)在上述實(shí)驗(yàn)中，制備明礬大晶體所需時(shí)間較長(zhǎng)。請(qǐng)查閱資料，并制訂快速制備明礬大晶體的實(shí)驗(yàn)方案。儀器用蒸餾水洗凈，是防止雜質(zhì)影響結(jié)晶的純度，也會(huì)影響結(jié)晶的速率與形狀。晶種懸掛在溶液中央位置，有利于離子對(duì)稱地?cái)U(kuò)散、溶角解與結(jié)晶，有利于獲得外形對(duì)稱性較好的晶體。離杯底太近，會(huì)與沉底晶體生長(zhǎng)在一起，離液面龍大近或者杯壁太近，也會(huì)造成同樣結(jié)果，使晶體形狀不規(guī)則。稱取約60g明礬，量取60mL蒸餾水，倒入100mL燒杯中，將明礬溶解于水，邊攪拌邊加熱，加熱到90℃。選擇晶形規(guī)則的晶體作為晶種，用棉線拴住，待溶液溫度約下降5~6℃，再將其吊在上方，使得晶體處于溶液中的中心位置。30min后，就會(huì)很明顯地觀察到約有1cm3大小的規(guī)則的八面體結(jié)構(gòu)的明礬晶體出現(xiàn)。且在此過(guò)程中，每隔幾分鐘，就可以觀察到晶體大小的明顯變化。（此方案僅作參考）課題練習(xí)判斷正誤(1)純粹的典型晶體是沒有的(

)(2)離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)是依據(jù)電負(fù)性的差值計(jì)算出來(lái)的，差值越大，離

子鍵成分的百分?jǐn)?shù)越小(

)(3)在共價(jià)晶體中可以認(rèn)為共價(jià)鍵貫穿整個(gè)晶體，而在分子晶體中共價(jià)鍵僅限于晶體微觀空間的一個(gè)個(gè)分子中(

)(4)四類晶體都有過(guò)渡型(

)(5)石墨的二維結(jié)構(gòu)內(nèi)，每個(gè)碳原子的配位數(shù)為3(

)(6)石墨的導(dǎo)電只能沿石墨平面的方向進(jìn)行(

)(7)石墨晶體層與層之間距離較大，所以石墨的熔點(diǎn)不高(

)×××√√√√1、下列氧化物中所含離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)最小的是(

)A．N2O3B．P2O3C．As2O3 D．Bi2O32、以下有關(guān)石墨晶體的說(shuō)法中，其中錯(cuò)誤的有(

)①石墨中僅存在分子間作用力②石墨是混合