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金属晶体和离子晶体
课时1
第3章
第
2
节
学
习
目
标
1.知道金属晶体的概念和特征，能列举金属晶体的基本堆积模型，能用金属键理论解释金属晶体的物理性质(难点)。
2.知道离子晶体的概念，理解离子晶体类型与其性质的关系(重点)。
新课导入
除汞外，金属在常温下都是晶体，金属原子如何紧密地堆积在一起的？
铁 铜 金 钛 铂 汞
金属键
内
容
索
引
目标一　金属晶体
目标二　离子晶体
金属晶体
< 目标一 >
1.金属晶体
(1)金属键：金属阳离子和“自由电子”之间的强相互作用
(2)“自由电子”为整个金属所共有。
金属阳离子和自由电子
金属键
金属晶体
构成微粒
微粒间作用力
无饱和性和方向性
2.常见金属晶体的结构
原子配位数为12
面心立方堆积
面心立方晶胞
Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt
体心立方堆积
体心立方晶胞
Li、Na、K、Ba、W、Fe
原子配位数为8
六方堆积
六方晶胞
Mg、Zn、Ti
原子配位数为12
金属晶体中，一个原子周围距离相等且最近的原子的数目，叫配位数。
3.金属晶体的物理性质
(1)金属晶体具有良好的延展性、导电性、导热性。这些性质均与
金属键有关。具有最密堆积结构的金属的延展性往往比具有其他结构的金属的延展性好。
外力
【思考】请解释下列金属单质的物理性质递变情况的原因：
元素 3Li(锂) 11Na(钠) 19K(钾) 37Rb(铷) 55Cs(铯)
熔点/℃ 180.5 97.81 63.65 38.89 28.84
沸点/℃ 1347 822.9 774 688 678.4
(2)金属晶体熔、沸点变化规律
金属晶体的熔、沸点取决于金属键的强弱，一般来说，堆积方式相同的金属晶体，阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属键就越强，晶体熔点就越高。
例如熔点：Li Na K Rb Cs，Na Mg Al。
＞
＞
＞
＞
＜
＜
1.正误判断
(1)有阳离子的晶体中一定含有阴离子
(2)金属晶体和电解质溶液在导电时均发生化学变化
(3)金属晶体只有还原性
(4)金属晶体的堆积模型仅与金属原子的半径有关
(5)金属具有金属光泽的原因与“自由电子”对光的吸收和释放有关
×
×
√
×
√
2.金属铝很软，形成硬铝合金后，硬度很大，金属形成合金后为什么有些物理性质会发生很大的变化？
一种金属原子在其他金属原子的晶体结构中占据了一定位置，会造成金属晶体结构的变形，从而使得金属晶体在发生错位时阻力上升、形变困难，导致强度、硬度增大。
1.下列各组金属熔点高低顺序正确的是
A.Mg>Al>Na B.Al>Na>Li
C.Al>Mg>Na D.Mg>Ba>Al
√
2.铜晶体晶胞特征、原子之间相互位置关系的平面如图所示。若已知铜的原子半径为d cm，NA代表阿伏加德罗常数的值，铜的相对原子质量为64，请回答：
(1)铜位于元素周期表的　　　区，其核外电子所处的最高电子层符号是　　　。
ds
N
(2)晶胞中铜原子的配位数为　　　，一个晶胞含铜原子的数目为　　。
12
4
(3)该晶体的密度为　　　　　g·cm-3。
铜原子的半径为d cm，根据第二张图可知，晶胞的边长a=2d cm，则该晶体的密度为 g·cm-3= g·cm-3。
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离子晶体
< 目标二 >
1.离子晶体
(1)定义：阴、阳离子在空间呈现周期性重复排列所形成的晶体。
(2)构成微粒：阴、阳离子
(3)微粒间作用力：离子键
离子晶体中不存在单个分子
无方向性、无饱和性
2.常见离子晶体的晶胞结构
——NaCl
晶胞中微粒数：Na＋、Cl－都为4
Na＋和Cl－的配位数都是6
阴、阳离子个数比：1∶1
与Na＋(Cl－)等距且最近的Na＋(Cl－)有12个
正八面体
正八面体
离子晶体中，配位数指一个离子周围距离相等且最近的异电性离子的数目，且配位数之比等于离子电荷数(绝对值)之比。
2.常见离子晶体的晶胞结构
——CsCl
立方体
上下、左右、前后
每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－
Cs＋、Cl－的配位数均为8
每个Cs＋(Cl－)周围紧邻的Cs＋(Cl－)有6个
每个Cs＋(Cl－)周围紧邻的Cl－(Cs＋)构成立方体
2.常见离子晶体的晶胞结构
——CaF2
Ca2+配位数：8
—Ca2+
—F-
F- 配位数：4
每个晶胞中有4个Ca2＋、8个F－
Ca2＋和F－的配位数之比等于二者所带电荷数(绝对值)之比
Ca2＋与F－之间的最短距离为晶胞体对角线长的
正四面体
正八面体
3.晶格能
(1)概念：将1 mol离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量。
吸收的能量越多，晶格能越大，离子间作用力越强，离子晶体越稳定。
(2)下表中是几种离子晶体的晶格能和熔点：
晶体 离子间距/pm 晶格能/(kJ·mol-1) 熔点/℃
NaCl 276 787 801
NaBr 290 736 750
NaI 311 686 662
MgO 205 3 890 2 800
思考下列问题：
①晶格能的大小与熔点的关系是什么？
晶格能越大，熔点越高。
②结构相似的离子晶体，晶格能的大小与哪些因素有关？
晶格能的大小与离子间距和离子所带电荷数有关。离子间距越小，晶格能越大；离子所带电荷数越多，晶格能越大。
晶体 离子间距/pm 晶格能/(kJ·mol-1) 熔点/℃
NaCl 276 787 801
NaBr 290 736 750
NaI 311 686 662
MgO 205 3 890 2 800
4.离子晶体的复杂性
构成离子晶体的离子未必都是单原子离子，如N、吡啶阳离子( )
等阳离子，以及S、CH3COO-、苯甲酸根离子( )等阴离子。
由这些离子构成的离子晶体中，随着离子体积的增大，阴、阳离子间的距离增大，离子间的作用力减弱，晶体的熔点也随之降低。
在许多离子晶体中，微粒间的相互作用不再是典型的离子键，而存在氢键、范德华力等作用力。有些离子组成的物质在常温下以液态形式存在。
1.正误判断
(1)离子晶体一定是离子化合物
(2)离子晶体中只含离子键
(3)含有离子的晶体一定是离子晶体
(4)由金属与非金属形成的晶体，属于离子晶体
(5)离子晶体受热熔化，破坏化学键，吸收能量，属于化学变化
×
√
×
×
×
2.金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：
(1)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点：NiO 　　　　(填“<”或“>”)FeO。
>
(2)NiO晶胞中Ni2+和O2-的配位数分别为　　　、　　　。
6
6
(3)已知FeO晶体密度为a g·cm-3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则FeO晶
胞体积为　　　 cm3(用字母表示)。
1.(2025·湖北十堰期末)武当山金殿是铜铸鎏金大殿。传统鎏金工艺是将金溶于汞中制成“金汞漆”，涂在器物表面，然后加火除汞，使金附着在器物表面。下列说法错误的是
A.Au具有良好的延展性
B.密度：Cu>Hg>Au
C.常温下，Hg不是金属晶体
D.Cu的电导率随温度升高而降低
√
2.LiF晶胞结构如图所示。
(1)下列物质晶胞结构与LiF类似的是　　(填字母)。
A.氯化钠 B.氟化钙
C.金刚石 D.二氧化碳
A
(2)LiF晶胞中，Li+位于F-围成的　　　　 空隙中。
正八面体
(3)已知该晶胞棱长为a pm，设NA表示阿伏加德罗常数的值，则LiF晶体的密度为　　　 g·cm-3。
1个晶胞中Li+的数目为×12＋1＝4
1个晶胞中F-的数目为×8＋×6＝4
密度为g·cm-3＝g·cm-3。
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