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第三节　金属晶体与离子晶体
第2课时　过渡晶体与混合型晶体　晶体类型的比较
第三章　晶体结构与性质
[学习目标]
1.从化学键变化上认识过渡晶体，理解纯粹的典型晶体在自然界中是
不多的。
2.从结构和性质上认识典型的混合型晶体——石墨(重点)。
3.了解晶体类型的比较与判断方法(重、难点)。
知识回顾
判断下列物质晶体类型？
分子晶体 离子晶体 共价晶体 金属晶体
干冰 蓝矾 金刚石 纯铜 石墨
根据构成微粒和性质不同

纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是四类典型晶体间的过渡晶体
一、过渡晶体与混合型晶体
1．过渡晶体
几种氧化物中，化学键中离子键成分的百分数：
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
离子键的百分数/% 62 50 41 33
晶体中化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键；
这些晶体是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。
性质上偏向离子晶体的，通常当作离子晶体，如Na2O——离子晶体；
同理Al2O3、SiO2——共价晶体。
(依据电负性的差值计算)
2．混合型晶体——以石墨为例
(1)石墨晶体的层状结构：
(2)结构特点：
①层内
碳原子采取sp2杂化；
以共价键相结合形成平面六元并环结构；
所有p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。
②层与层之间以范德华力相结合。
一、过渡晶体与混合型晶体
2．混合型晶体——以石墨为例
(1)石墨晶体的层状结构：
(2)结构特点：
①层内
碳原子采取sp2杂化；
以共价键相结合形成平面六元并环结构；
所有p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。
②层与层之间以范德华力相结合。
一、过渡晶体与混合型晶体
(3)晶体类型：混合型晶体
……具有共价晶体性质
……具有金属晶体性质
……具有分子晶体性质
(4)物理性质：
熔点高、易导电、质软易滑动。
石墨坩埚 石墨电极 石墨乳润滑剂
一、过渡晶体与混合型晶体
2．混合型晶体——以石墨为例
一、过渡晶体与混合型晶体
3．石墨与金刚石的比较
金刚石 石墨
晶体类型 共价晶体 混合型晶体
晶体形状 正四面体 空间网状 正六边形
平面层状
微粒间作用力 共价键 共价键、范德华力
最小环和碳原子数 6元环、不共面 6元环、共平面
一、过渡晶体与混合型晶体
金刚石 石墨
C的杂化及每个C形成的共价键数 sp3，4 sp2，3
键角 109°28′ 120°
每个环上共价键数
每个环上碳原子数
两者关系 同素异形体 3．石墨与金刚石的比较
1.正误判断
(1)离子键成分的百分数是依据电负性的差值计算出来的，差值越大，离子键成分的百分数越小
(2)在共价晶体中可以认为共价键贯穿整个晶体，而在分子晶体中共价键仅局限于晶体微观空间的一个个分子中
(3)石墨的导电性只能沿石墨平面的方向
(4)石墨晶体层与层之间距离较大，所以石墨的熔点不高
√
×
×
√
应用体验
一、过渡晶体与混合型晶体
应用体验
2.下列有关石墨晶体的说法正确的一组是
①石墨是混合型晶体　
②石墨中的C为sp2杂化　
③石墨熔、沸点都比金刚石低　
④石墨中碳原子数和C—C数之比为1∶2　
⑤石墨和金刚石的硬度相同　
⑥石墨层内导电性和层间导电性不同
A.全对　　　　B.除④外　　　　C.除③④⑤外　　　　D.除⑤⑥外
√
石墨熔点比金刚石高
2∶3
石墨质软，金刚石的硬度大
一、过渡晶体与混合型晶体
应用体验
3.碳元素的单质有多种形式，如图所示，依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
回答下列问题：
(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为__________________。
(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化方式分别为_____、_____。
同素异形体
sp3
sp2
一、过渡晶体与混合型晶体
应用体验
3.碳元素的单质有多种形式，如图所示，依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
(3)C60属于_________晶体，石墨属于________晶体。
(4)石墨晶体中，层内C—C的键长为142 pm，而金刚石中C—C的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的____键，而石墨层内的C—C间不仅存在______键，还有________________键。
分子
混合型
σ
σ
π(或大π或p-p π)
一、过渡晶体与混合型晶体
二、晶体类型的比较
1．四种晶体的比较
晶体类型 分子晶体 离子晶体 金属晶体 共价晶体
构成微粒 分子 阴、阳离子 金属阳离子、自由电子 原子
微粒间作用力 范德华力 (少数有氢键) 离子键 金属键 共价键
性质 熔、沸点 较低 较高 一般较高 很高
硬度 小 略硬而脆 一般较大 很大
溶解性 相似相溶 多数溶于水 不溶，有些与水反应 不溶
二、晶体类型的比较
1．四种晶体的比较
晶体类型 分子晶体 离子晶体 金属晶体 共价晶体
性质 机械加工性能 不良 不良 良好 不良
导电性 固态、液态均不导电，部分溶于水时导电 固态时不导电，熔融时导电，能溶于水的溶于水时导电 固态、熔融态时导电 大部分固态、熔融时都不导电
二、晶体类型的比较
1．四种晶体的比较
晶体类型 分子晶体 离子晶体 金属晶体 共价晶体
作用力 大小规律 组成和结构相似的分子，相对分子质量大的范德华力大 离子所带电荷数多、半径小的离子键强 金属原子的价电子数多、半径小的金属离子与自由电子间的作用力强 共价键键长短
(电子云重叠多)、原子半径小的共价键稳定
先判类型再看作用力
一般：共价晶体>离子晶体>分子晶体；
注意：金属晶体一般不参与比较。
如钨、铂等熔、沸点很高，
如汞、镓、铯等熔、沸点很低。
不同类型晶体
同类型的晶体
二、晶体类型的比较
2．分类比较晶体的熔、沸点高低的方法
同类型的晶体
①共价晶体
熔、沸点及硬度均取决微粒间作用力大小
金刚石>碳化硅>晶体硅
r原子半径小，键长短，键能大，则熔、沸点高。
r碳原子②离子晶体
一般，离子带电荷数多，半径小，其熔、沸点高。
如：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。
二、晶体类型的比较
2．分类比较晶体的熔、沸点高低的方法
同类型的晶体
③分子晶体
熔、沸点及硬度均取决微粒间作用力大小
ⅰ：有氢键的，熔、沸点反常的高。
如熔、沸点：H2O>H2Te>H2Se>H2S。
ⅱ：组成和结构相似的，Mr 越大，熔、沸点越高。
如SnH4>GeH4>SiH4>CH4，F2ⅲ：组成和结构不相似(Mr接近)，分子的极性越大，其熔、
沸点越高。
如：CO>N2，CH3OH>CH3CH3。
二、晶体类型的比较
2．分类比较晶体的熔、沸点高低的方法
先判类型再看作用力
一般：共价晶体>离子晶体>分子晶体；
注意：金属晶体一般不参与比较。
如钨、铂等熔、沸点很高，
如汞、镓、铯等熔、沸点很低。
不同类型晶体
同类型的晶体
共价晶体：r原子半径小，则高
离子晶体：离子带电荷多， r离子小，高
分子晶体：受Mr、氢键、极性等影响
二、晶体类型的比较
2．分类比较晶体的熔、沸点高低的方法
1.下列关于晶体的叙述正确的是
A.共价晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高
B.分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高
C.存在自由电子的晶体一定是金属晶体，存在阳离子的晶体一定是离子晶体
D.离子晶体中可能存在共价键，分子晶体中可能存在离子键
√
应用体验
二、晶体类型的比较
应用体验
2.下列各组物质中，按熔、沸点由低到高顺序排列正确的是 ______ (填字母)。
A.KCl、NaCl、MgO　　　　 　　B.CI4、CBr4、CCl4、CH4
C.Na、K、Rb、Al　　　　　 　　 D.CO2、Na、KCl、SiO2
E.O2、I2、Hg、MgCl2　　　　　　F.钠、钾、钠钾合金
G.CH4、H2O、HF、NH3 　　H.CH4、C2H6、C4H10、C3H8
I.CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4
AD
二、晶体类型的比较
晶体类型的判断方法
(1)依据组成晶体的微观粒子和粒子间的作用判断
分子，分子间作用力→分子晶体；
原子，共价键→共价晶体；
阴、阳离子，离子键→离子晶体；
金属阳离子、自由电子，金属键→金属晶体。
二、晶体类型的比较
归纳总结
晶体类型的判断方法
(2)依据物质的分类判断
①活泼金属的氧化物、强碱和绝大多数的盐类是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等外)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。
③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等；常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiO2等。
④金属单质(常温下除汞外)与合金均属于金属晶体。
二、晶体类型的比较
归纳总结
晶体类型的判断方法
(3)依据晶体的熔点判断
离子晶体：熔点较高，常在数百至几千摄氏度；
共价晶体：熔点高，常在一千至几千摄氏度；
分子晶体：熔点较低，常在数百摄氏度以下或很低温度；
金属晶体：多数熔点高，但也有熔点相当低的。
二、晶体类型的比较
归纳总结
(4)依据导电性判断
离子晶体：水溶液中和熔融状态下都导电；
共价晶体：一般为非导体，但晶体硅能导电；
分子晶体：非导体，而部分分子晶体 (酸)溶于水，形成自由离子，也能导电；
金属晶体：电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
离子晶体硬度较大或略硬而脆；共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；
金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。
二、晶体类型的比较
晶体类型的判断方法
归纳总结
自我测试
1.某化学兴趣小组在学习过渡晶体后，查阅了几种氯化物的熔点，记录如下：
氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4
熔点/℃ 801 712 190 －68
根据这些数据，上述晶体中离子键的百分数最多的是
A.NaCl　　　　　　　　　B.MgCl2
C.AlCl3　　　　　　　　　D.SiCl4
√
自我测试
2.石墨烯是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。下列关于石墨与石墨烯的说法正确的是
A.从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键
B.石墨中平均每个六元环含2个C—C共价键
C.石墨属于混合型晶体，层与层之间存在分子
间作用力，层内碳原子间存在共价键，石墨有类似金属晶体的导电性
D.石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子
√
自我测试
3.四种物质的一些性质如下表：
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 其他性质
单质硫 120.5 271.5 —
单质硼 2 300 2 550 硬度大
氯化铝 190 180.0 177.8 ℃升华
苛性钾 300 1 320 晶体不导电，熔融态导电
晶体类型：单质硫是______晶体；单质硼是______晶体；氯化铝是_______晶体；苛性钾是______晶体。
分子
共价
分子
离子
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