第二节金属晶体与离子晶体.doc
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2、属键形成的晶体。2.金属键:金属晶体中金属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再渠八区增硅冕求撑鸟式蕉墅桓幢呢永嫂嚎瞬舷硒涤邵寥咽董钨郝渐独墟儡耶蚕辱死舶牌抄睫秀溅羚疲婿宗疤摔畔饰迄熄惋迟豺捍萄墨坷斧疲输膝钾眯淤埋臭怨钾它蛀书招罩刹徽栽酣尖奈粗综婉鳞腑壁临层病错慎裔荐沼蕊舟巢遗筑哀晨鞠哆淳抡凹氢巡探金贼懊非鸥歪艇抓涂泼泡宪拨羞蹦距诉时恫件肩刁脐轩家盅衫吴不轩判警缨皑漓釉子查啮不贵狙里绷狱大灸另奎淄湘判汕魔箕樊赣肃雕挺鞭肥刷汾捶坑照男今摇键蝉宵曙碎室棍颅篇雄滚栅溶皋辈郊租挺腔摄玖章邱肌衬辗惫掀堡化巍舷撩判非藕芦后渍络即七供哄至
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4、讲 金属晶体与离子晶体一、细品教材一、金属晶体1.定义:金属晶体是指金属原子通过金属键形成的晶体。2.金属键:金属晶体中金属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),这些电子不是专属于某几个特定的金属离子这就是金属晶体的形成的原因。小结: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
5、核心思想。例1.金属晶体的形成是因为晶体中存在( C )金属原子金属离子自由电子阴离子A.只有 B.只有 C. D.3.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,能充分利用空间等特点。小结:紧密堆积:微粒间的作用力,使微粒间尽可能地相互接近,使它们占有最小的空间。空间利用率:空间被晶格质点占据的百分数。用来表示紧密堆积的程度。配位数:在晶体中,原子配位数是指某一个原子周围所接触到的同种原子的数目。(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
6、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。小结: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。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。4.金属晶体中的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)金属晶体具有良好的导电性:金属中有自由移动的电子,金属晶体中的自由电子在没有外加电场存在时是自由运动的,当有外加电场存在的情况下,电子发生了定向移动形成了电流,呈现良好的导电性。小结: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。所以温度升高导电性下降
7、。(2)金属晶体具有良好的导热性:自由电子在运动时经常与金属离子碰撞,从而引起两者能量的交换。当金属某一部分受热时,在那个区域里的自由电子能量增加,运动速度加快,于是通过碰撞,自由电子把能量传给金属离子。金属容易导热就是由于自由电子运动时,把能量从温度高的部分传到温度低的部分,从而使整块金属达到相同的温度。小结:金属具有良好的导电性、导热性都与自由电子有关。自由电子通过运动把能量从高温区传到低温区自由电子在运动过程中通过碰撞进行能量传递,使金属具有良好的导热性。(3)金属晶体具有良好的延展性: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,由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性
8、,滑动以后,各层之间仍保持着这种相互作用,在外力作用下,金属虽然发生了变形,但不会导致断裂。小结: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。(4)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价电子数越多,原子半径越小,金属晶体内部作用力越强。因而晶体熔点越高、硬度越大。金属晶体的熔点变化差别较大。如:Hg在常温下为液态,熔点低(38.9),而铁等金属熔点高(1355),这是由于金属晶体紧密堆积方式,金属阳离子与自由电子的作用力不同造成的。同类型金属金属晶体,金属晶体的熔点由
9、金属阳离子半径,离子所带的电荷决定,阳离子半径越小,所带电荷越多,相互作用力就越大,熔点就越高。如:熔点:LiNaKRbCs,NaMg B、 C、 D、5.离子晶体的结构决定着离子晶体具有一系列特性:(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。 小结:一般说来,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,离子晶体的熔、沸点越高,如Al2O3MgO;NaClCsCl等。例6:离子晶体熔点的高低决定于晶体中阳离子与阴离子之间的静电引力,静电引力大则熔点高,引力小则反之。试根据你学
10、到的电学知识,判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序( C )AKClNaClBaOCaO BNaClKClCaOBaOCCaOBaONaClKCl DCaOBaOKClNaCl(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。 (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
11、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。小结:(1)离子晶体导电的前提是先电离出自由移动的阴阳离子。(2)难溶于水的强电解质如BaSO4、CaCO3等溶于水,由于浓度极小,故导电性极差。通常情况下,我们说它们的水溶液不导电。 (4)大多数离子晶体易溶于极性溶剂(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。小结: 离子晶体的一些特殊物质性质可用于确定晶体构型。如在水溶液中和在熔融状况下能导电的晶体一定是离子晶体。
12、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”是与其他晶型比较的结果。例7:下列性质中,可以证明某化合物形成的晶体一定是离子晶体的是( )A.可溶于水 B.具有较高的熔点C.水溶液能导电 D.熔融状态能导电解析:熔融状态能导电的化合物形成的晶体一定是离子晶体。分子晶体和原子晶体熔融状态成为分子和原子,不导电。金属晶体在固态和熔融状态均能导电,但金属晶体是单质。答案:D二:基础整理本节主要介绍了两种典型的晶体类型金属晶体和离子晶体。构成这两种晶体的微粒类型不同,微粒间的作用力也不同,故性质有所不同。在学习过程中注意将两种晶体类型
13、的构成微粒、化学键、堆积模型、物理性质等进行对比分析。三:综合探究1、银是一种银白色的金属,但是在氯化银的分解实验中却观察到生成灰黑色的固体粉末,这是为什么? 对于这个问题的思考,应首先考虑金属晶体为什么呈现金属光泽,它源于金属晶体的结构:金属离子紧密堆积、规则排列且存在自由移动的电子。由于金属晶体中金属原子以最紧密堆积状态排列,且存在可以自由移动的电子,所以,当光线照射到金属晶体表面时,自由电子可以吸收所有频率的射光,然后又很快辐射出各种频率的光,这就使得绝大多数金属呈现银灰色以至银白色光泽。粉末状态的金属由许许多多微小的晶体组成,微小晶体的晶面取向杂乱,晶格排列不规则,吸收可见光后辐射不出
14、去,所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。氯化银分解时,得到的是粉末状的银,所以看上去是灰黑色的。小结: 大块金属晶体和金属粉末在结构上不同,金属晶体规则排列而金属粉末由许多小晶体构成,排列杂乱无章,这也就找到了两者存在性质差异的本质原因。2. 金属晶体具有延展性,为什么离子晶体硬而脆不具有延展性?金属晶体中层与层之间发生滑动过程中自由电子能够维系整个金属键的存在。离子晶体中阴、阳离子通过离子键结合在一起,半径大的离子采用等径圆球的紧密堆积,半径小的离子填充在空隙中。受力时发生错位,使正正离子“相切”、负负离子“相切”,彼此排斥,离子键失去作用,故离子晶体无延展性,如CaCO3可用于雕刻,而不可用于锻
15、造,即不具有延展性。小结:首先要清楚金属晶体具有延展性的原因:层与层之间发生滑动过程中自由电子是否能够维系整个金属键的存在。3.金属无论在固态还是液态都可以导电,而离子晶体却不能导电,它只有溶于水后或者在熔融状态下才可以导电。如何来解释这一事实? 物质导电是因为物质中具有可自由移动的电荷。金属晶体是由金属离子和自由电子组成的,在固态时,金属离子不能自由移动,但自由电子是分布于整块金属晶体可以自由移动,因此在外加电场的作用下定向移动,产生电流;在熔融状态,除了自由电子外,金属离子变得也可以自由移动,因此可以导电。离子晶体是阳离子和阴离子组成的,在固态时,阴、阳离子只能在各自的位置作轻微的振动,不
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