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第三章 第三节 金属晶体与离子晶体
第1课时 金属晶体 离子晶体
金属铜是由什么构成的？
干冰是由二氧化碳分子构成的。
课前导入
学习目标
1. 能辨识常见的金属晶体，能从微观的角度分析金属晶体中构成微粒及微粒间作用力，并解释金属的物理性质。
2. 能辨识常见的离子晶体，能从微观角度理解离子键对晶体性质的影响，能从宏观角度解释离子晶体的差异。
3. 通过对离子模型的认识，理解离子晶体的结构特点，预测其性质。
一、金属晶体
1. 电子气理论
金属原子
金属离子
失去价电子
自由电子几乎均匀分布于晶体
金属键
金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属原子维系在一起。“有阳离子而无阴离子”是金属独有的特性。
新知梳理
(1)概念：金属（除汞外）在常温下都是晶体，称之为金属晶体。
(2)构成微粒：金属阳离子和自由电子。
(3)相互作用：金属键（金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用）。
无方向性和饱和性，价电子可以在金属中自由流动
2. 金属晶体
容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等
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，但不会改变原来的排列方式，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属有良好的延展性。
(1)延展性
自由电子
+
金属离子
金属原子
错位
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
3. 金属的物理性质
外加电场
不同的金属导电能力不同，导电性最强的三中金属是：Ag、Cu、Al。金属的导电率随温度升高而降低。
在金属晶体中，存在许多自由电子，这些电子移动是没有方向的，但是在外加电场的作用下，自由电子就会发生定向移动，形成电流，使金属表现出导电性。
(2)导电性
(3)导热性
自由电子在运动时与金属阳离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞把能量传递给金属阳离子。自由电子与金属阳离子频繁碰撞，把能量从温度高的部分传递到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。
Cs
由于金属内部原子以最紧密堆积状态排列，且存在自由电子，所以当光线照射到金属表面时，自由电子可以吸收所有频率的光并很快放出，使金属不透明且具有金属光泽。
金属在粉末状态时，金属晶体的晶面取向杂乱，晶格排列不规则，吸收可见光后不能再反射出来，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。
(4)金属光泽和颜色
原子半径
价电子数
金属键
金属的物理性质
决定
延展性
导电性
导热性
金属光泽
......
熔沸点
原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。
金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大
4. 金属键
电解质 金属晶体
导电时的状态
导电粒子
导电时发生的变化
导电能力随温度的变化
水溶液或熔融状态下
晶体状态
自由移动的离子
自由电子
思考1：电解质在熔化状态或溶于水能导电，这与金属导电的本质是否相同？
化学变化
物理变化
增强
减弱
思考2：已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减，试用金属键理论加以解释。同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数相同），从上到下，原子（离子）半径依次增大，则单质中所形成金属键依次减弱，故碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减。同周期元素，从左到右，价电子数依次增大，原子（离子）半径依次减弱，则单质中所形成金属键依次增强，故钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小顺序是：钠＜镁＜铝。
熔沸点： Na思考3：试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小。
阴阳离子间通过静电作用所形成的强烈的相互作用叫做离子键。
成键粒子
键的本质
静电引力和斥力
(1)概念：
二、离子晶体
1. 离子键
(2)特征：
离子键没有方向性和饱和性。
①构成微粒： 和 ；
②作用力： ；
③配位数：一个离子周围的 ；
2. 离子晶体
(1)离子晶体的结构
阳离子
阴离子
离子键
异电性离子的数目
阳离子和阴离子在晶体中不能自由移动，所以离子晶体不能导电
晶体中正负离子的半径比(r＋/r－)
电荷因素
键性因素
几何元素
正负离子的电荷比
离子键的纯粹程度(简称键性因素)
、
、
、
(2)决定晶体结构的因素
①硬度：硬而脆，难以压缩；
②熔沸点：较高，难挥发；
③导电性：不导电，熔化或溶于水后能导电。
④溶解性：大多数易溶于极性溶剂(如水)，难溶于非极性溶剂（如汽油、苯、CCl4）
(3)物理性质
注意：溶于水能导电的不一定是离子晶体，如HCl等；熔化后能导电的晶体不一定是离子晶体，如Si、石墨、金属等。
每个Na＋周围与之等距且距离最近的Na＋有____个。
每个Cl－周围与之等距且距离最近的Cl－有____个。
Cl－
Na＋
3. 典型的离子晶体
(1) NaCl
12
12
一个氯化铯晶胞中，铯离子1个 ，氯离子1个
Cl-
Cs+
铯离子：体心
氯离子：顶点
或者反之；交错排列
Cl－：8×＝1
Cs＋：1
(2) CsCl
每个Cs＋周围与之等距且距离最近的Cl－有8个。每个Cl－周围与之等距且距离最近的Cs＋有8个。
它们所围成的空间几何构型是正六面体。
Cs＋的配位数为：8；Cl-的配位数为：8
每个Cs＋周围与之等距且距离最近的Cl－有8个，Cs＋有6个；
每个Cl－周围与之等距且距离最近的Cs＋有8个，Cl－有6个。
(2) CaF2
阳离子配位数：8
阴离子配位数：4
F-
Ca2+
正离子数 负离子电价 负离子的配位数
————— = —————— = ————————
负离子数 正离子电价 正离子的配位数
1. 判断下列晶体类型。
(1)SiI4：熔点120.5 ℃，沸点271.5 ℃，易水解_______________。
(2)硼：熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大_______________。
(3)硒：熔点217 ℃，沸点685 ℃，溶于氯仿_______________。
(4)锑：熔点630.74 ℃，沸点1 750 ℃，导电_______________。
分子晶体
原子晶体
分子晶体
金属晶体
当堂测试
2. 下列叙述正确的是（ ）
A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子
B．原子晶体中只含有共价键
C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键
D．分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键
B
3. 金属键越强，金属的硬度越大，熔、沸点越高，且据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是(　　)
A．镁的硬度小于铝
B．镁的熔、沸点低于钙
C．镁的硬度大于钾
D．钙的熔、沸点高于钾
B
4. 下列关于金属的叙述中，不正确的是( )
A.金属键是金属阳离子和“自由电子”这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质也是一种静电作用
B.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似也有方向性和饱和性
C.金属键是带异性电荷的金属阳离子和“自由电子”间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性
D.构成金属的“自由电子”在整个金属内部的三维空间中做自由运动
B
5. 金属能导电的原因是 ( )
A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的作用较弱
B.金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动
C.金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子
B
6. 关于晶体的下列说法中，正确的是（ ）
A.共价晶体中可能含有离子键
B.离子晶体中可能含有共价键
C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键
D.任何晶体中，若含有阳离子就一定有阴离子
B
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