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专题五 物质结构 元素周期律
第五节 晶体结构与性质
考点7 晶体的性质
一、晶体类型
1、分子晶体：只含分子的晶体(即：分子构成的晶体)或者说分子间通过分子间作用力相结合形成的晶体。
（2）、结构特征：
（3）、性质特点：
（4）、晶体熔点高低判断：
（1）、构成微粒：
分子
只有范德华力时，分子密堆积；
有氢键时一般不是分子密堆积。
低熔点，易升华，硬度小，熔融态不导电
先看有无氢键——再比相对分子量
只有范德华力时：结构相似，相对分子质量大，熔点高；
含分子间氢键时：熔点反常的高 含分子内氢键时：熔点较低
（5）、典型分子晶体——干冰
构成微粒：CO2分子
分子间作用力：范德华力
结构特点：一个CO2分子周围最近CO2分子有12个（分子密堆积）
性质特点：低熔点、易升华
作用：升华吸热、制冷剂、人工降雨等
因为碳氧原子构成的双键结构，干冰晶体中二氧化碳分子的排列方向有4种, 即在顶点上1种, 3对面心上3种.
构成微粒：H2O分子
分子间作用力：
范德华力和氢键（方向性和饱和性）
结构特点：
一个分子周围H2O最近H2O分子有4个（五个分子呈四面体结构）
性质特点：密度比水小
熔沸点比H2S高
（6）、特殊分子晶体——冰
总结：分子晶体熔沸点高低的判断
1、若分子间只存在范德华力：范德华力越大，熔点越高
（1）对于结构相似的分子：相对分子质量越大，范德华力越大，熔点越高
（2）对于相对分子量接近的分子：极性越强，范德华力越大，熔点越高
2、若分子间还存在氢键：熔沸点偏高；且分子间氢键数目越多，氢键键能越大：物质熔沸点越高
3、若分子内还存在氢键：熔沸点偏低
一、晶体类型
2、共价晶体：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。
（2）、结构特征：
（3）、性质特点：
（4）、晶体熔点高低判断：
（1）、构成微粒：
原子
微粒间以共价键结合。
整个晶体是一个立体的空间网状结构，不存在单个分子
高熔点，高沸点，硬度大
比成键原子半径
一般：成键原子半径小，键长短、键能大，熔点高，易脆、难压缩等
（5）、典型共价晶体——金刚石
边长为a
晶胞中均摊C数：
8个
最近的两个C之间的距离为：
该晶体的密度为：
①每个碳与相邻4个碳以共价单键结合，碳原子轨道均为sp3杂化，形成正四面体结构，键角均109°28′
②最小碳环由6个C组成且6原子不在同一平面内
③每个C参与4条C—C键的形成，C原子数与C—C键数之比为1∶2
（6）、典型共价晶体——二氧化硅
①每个Si与4个O以共价键结合，硅原子轨道均为sp3杂化，形成正四面体结构
②每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2
③最小环上有12个原子，即6个O，6个Si
总结：共价晶体熔沸点高低的判断
(1)、共价晶体熔沸点：普遍比分子晶体高得多
原因：共价晶体融化时破坏共价键，而分子晶体只需破坏分子间作用力。共价键比分子间作用力强得多。
（2)、均为共价晶体：成键原子半径越小，熔沸点越高，硬度越大。
原因：成键原子半径越小，键长越短，键能越大。
石墨
拓展:混合型晶体
(1)层内每个碳原子与3个碳原子形成C-C键，组成正六边形
(2)石墨晶体中碳原子轨道均为sp2杂化
(3)碳原子个数与C—C键数之比为2∶3
一、晶体类型
3、离子晶体：由阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体。
（3）、常见离子晶体：
（5）、性质特点：
（4）、结构特点：
（6）、所含化学键：
（1）、成键粒子：
（2）、相互作用力：
阴、阳离子
离子键
一般含活泼金属阳离子或NH4+
强碱、活泼金属氧化物、大部分盐
(1)硬度较大、难于压缩、有较高的熔点和沸点
(2)晶体不导电，在水溶液或融化状态导电
一定含离子键，可能含共价键
（7）、典型离子晶体——氯化钠
NaCl (型)
①每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6个。每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有12个。
②每个晶胞中含4个Na＋和4个Cl－
（8）、典型离子晶体——氯化铯
CsCl(型)
①每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有8个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有8个
②如图为1个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－
总结：离子晶体物理性质归纳
（2）离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电
（3）大多数离子晶体易溶于极性溶剂（H2O),难溶于非极性溶剂（如汽油，苯，CCl4)
（1）熔点较高，硬而脆，熔化状态下导电。
一般阴阳离子的电荷数越大，半径越小，晶格能大，离子键强，晶体的熔沸点越高。如：熔点MgO>NaCl KCl>KBr
（4）衡量离子晶体熔点高低的主要依据：晶格能
阴阳离子带电荷数越大：晶格能越小
阴阳离子的半径越小：晶格能越大
一、晶体类型
4、金属晶体：通过金属键结合形成的单质晶体。
（1）、组成粒子：金属阳离子和自由电子
（2）、微粒间作用力：金属键
（4）、性质特点：导电、导热、延展性、有金属光泽等
（3）、结构特点：金属离子和自由电子之间强烈的相互作用（电子气）
（5）、导电、导热、延展性的原因：
导电：自由电子在通电时作定向移动；
导热：受热时自由电子热运动加快并与其它电子、金属离子碰撞产生热交换；
延展：在电子气作用下，受到外力时各原子层发生相对滑动，但不脱落。
（6）、金属晶体在三维空间的四种堆积模型
简单立方堆积（Po）
二、晶体类型的判断
1、根据物质的分类判断
（1）、离子晶体---金属氧化物（如K2O、Na2O2等）、强碱（如NaOH、KOH等）和绝大多数的盐类是离子晶体
（2）、分子晶体---卤素、氧气、氢气等大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、稀有气体、所有非金属氢化物、多数非金属氧化物（除SiO2外）、含氧酸（几乎所有的酸）、绝大多数有机物的晶体都是分子晶体。
（3）、共价晶体常见的---某些非金属单质：金刚石、晶体硅（Si） 、晶体硼（B）,某些非金属化合物：二氧化硅（SiO2 ） 、碳化硅（SiC ）、 Si3N4、BN、 AlN、（ Al2O3 ）等
（4）、金属晶体---金属单质（除汞外）与合金
2、依据组成晶体的微粒及微粒间的作用判断
（4）金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。
（3）共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用是共价键；
（2）分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力；
（1）离子晶体的微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键；
二、晶体类型的判断
3、 依据晶体的熔点判断
（4）金属晶体熔点高低皆有。
（3）共价晶体熔点高，常在一千度至几千度；
（2）分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度；
（1）离子晶体的熔点较高，常在数百度至一千余度；
4、依据导电性判断
（4）金属晶体是电的良导体。
（3）共价晶体一般为非导体，但有些能导电，如晶体硅（半导体）；
（2）分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质（如酸和部分非金属气态氢化物）溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电；
（1）离子晶体水溶液及熔化时能导电；
三、物质的熔点与晶体类型的关系
1、首先看物质的状态：
一般情况下，固体>液体>气体；如I2＞Hg＞O2
二看物质所属晶体类型：
一般是：共价晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。
四、物质的熔点与晶体类型的关系
2、若晶体类型相同，则有：
（1）离子晶体：离子半径小，电荷高，晶格能大，熔点高
（2）共价晶体：半径越小，键长越短，键能越大，熔点越高
（3）分子晶体（不含氢键）：组成和结构相似时相对分子质量越大，范德华力就越强，熔点越高
（4）金属晶体：离子半径越小，离子电荷越高，金属键越强，熔点越高。（合金的熔点比它的各成分金属的熔点低）
练习1、(2020·南阳模拟)Ⅰ.下列数据是对应物质的熔点，有关的判断错误的是(　　 )
A.只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体
B.在共价化合物中各原子都形成8电子结构
C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D.金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高
Na2O Na AlF3 AlCl3 Al2O3 BCl3 CO2 SiO2
920℃ 97.8℃ 1 291℃ 190℃ 2 073℃ -107℃ -57℃ 1 723℃
A B
练习2、NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能________(填“大于”或“小于”)MgO晶体的晶格能，原因是_____________________ _______________________________________________________________________________________________________________。
在MgO、NaCl晶体中，离子半径：r(Mg2＋)＜r(Na＋)、r(O2－)＜r(Cl－)，且MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数　
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