混合晶体+高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第三章

晶体结构与性质第三节金属晶体与离子晶体3.3.3过渡与混合晶体1、知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的2、掌握四类典型的晶体性质学习目标1、晶体之间存在绝对的界限吗?思考金刚石

干冰NaClFe四类典型的晶体：指分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体一、过渡晶体1、过渡晶体离子键、共价键、金属键等都是化学键的典型模型，但是，原子间形成的化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态，由于微粒间的作用存在键型过渡，即使组成简单的的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。(1)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2离子键的百分数/%62504133结论从上表可知，表中4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体(2)偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如：Na2O等，同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如：Al2O3、SiO2等【注意】一般来说，当电负性的差值>1.7时，离子键的百分数大于50%，可认为是离子晶体。电负性差值越大，离子键的百分数越大，电负性差值越小，离子键的百分数越小。①离子键的百分数大于50%,当作离子晶体处理②离子键的百分数小于50%，偏向共价晶体，当作共价晶体处理③对于同一周期的氧化物，自左至右:离子晶体→共价晶体(IIIA、IVA)→分子晶体(VA、VIA、VIIA)④对于同一周期的氯化物，自左至右:离子晶体→分子晶体⑤四类典型晶体都有过渡晶体存在2、同是碳单质的晶体，金刚石和石墨的性质存在哪些异同?你认为是什么造成了这种差异?思考二、混合晶体—石墨晶体1、石墨晶体的结构

石墨晶体中的二维平面结构石墨的层状结构石墨结构中未参与杂化的p轨道石墨不同于金刚石，它的碳原子不像金刚石的碳原子那样呈sp3杂化，而是呈sp2杂化，形成平面六元并环结构。因此，石墨晶体是层状结构的，层内的碳原子的核间距为142pm层间距离为335pm，说明层间没有化学键相连，是靠范德华力维系的。石墨的二维结构内，每一个碳原子的配位数为3，有一个末参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面(形成大π键)2、石墨的“多性”(1)具有共价晶体属性在石墨晶体中，同层的碳原子以sp2杂化形成共价键，每一个碳原子以三个共价键与另外三个碳原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六边形的环，伸展成层状结构，层内的碳原子核间为为142pm，这正好属于共价晶体的键长范围，因此对于同一层来说，它是共价晶体(2)具有金属晶体属性在同一平面内的碳原子还各剩下一个p轨道，所有的p轨道相互重叠，电子比较自由，相当于金属晶体中的自由电子，而石墨能导热和导电，这正属于金属晶体的特征(3)具有分子晶体属性石墨晶体中层与层之间相隔335pm，距离较大，层间是以范德华力结合起来的，即层与层之间属于分子晶体(润滑剂)。但是，由于同一平面层上的碳原子间的结合力很强，键很难被破坏，所以石墨的熔点也很高，化学性质也很稳定混合型晶体：晶体内同时存在若干种不同的作用力，具有若干种晶体的结构和性质。3、石墨的晶体类型石墨是共价晶体、金属晶体、分子晶体的一种混合型晶体4、微粒间的作用石墨属于混合晶体，既有共价键、又有金属键，还有范德华力5、性质(1)导电性、导热性石墨晶体中，由于碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，类似于金属晶体的导电性，所以石墨能导电、导热，并且沿层的平行方向导电性强，这也是晶体各向异性的表现(电子不能从一个平面跳到另外一个平面)(2)润滑性石墨层间为范德华力，结合力弱，层与层间可以相对滑动，使之具有润滑性，因而可用作润滑剂等(3)熔点高石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔点很高6、石墨与金刚石的比较金刚石石墨晶体类型共价晶体混合晶体构成微粒碳原子碳原子微粒间的作用力C－C共价键C－C共价键、分子间作用力碳原子的杂化方式sp3杂化sp2杂化碳原子成键数43碳原子有无剩余价电子无有一个2p电子配位数43晶体结构特征正四面体空间网状结构平面六边形层状结构最小碳环六元环、不共面六元环、共面键长金刚石中C—C>石墨中C—C键能金刚石<石墨稳定性金刚石<石墨熔、沸点金刚石<石墨键角109°28′120°碳原子与碳碳键个数比1：22：31、列性质能说明石墨具有分子晶体的性质是()A．晶体能导电 B．熔点高C．硬度小 D．燃烧产物是CO22、(双选)关于石墨晶体的说法正确的是()A．平均每一个正六边形所占有的碳原子数为6个B．由于石墨晶体层与层之间的作用力为分子间作用力，故石墨的熔点较低C．石墨晶体在熔化时既破坏了层与层之间的分子间作用力，也破坏了层中碳原子之间的共价键D．石墨能导电的原因是石墨晶体中有未参与杂化的2p电子，在整个碳原子平面中可自由移动

C【练一练】CD三、四种晶体物理性质的比较晶体类型比较项目分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体定义分子间通过分子间作用力形成的晶体相邻原子间通过共价键结合而形成的立体网状结构的晶体金属原子通过金属键形成的晶体阴、阳离子通过离子键形成的晶体构成晶体的粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴离子、阳离子微粒间作用力范德华力或范德华力与氢键共价键金属键离子键熔化时需克服的作用力范德华力或范德华力与氢键共价键金属键离子键熔、沸点较低高一般较高，但差异大较高硬度较小大一般较大，但差异大较大延展性差差好脆导电性某些溶于水后能导电一般不导电，个别为半导体固态能导电熔融态或溶于水时能导电溶解性相似相溶不溶不溶多数溶于水物质类别多数的非金属单质和共价化合物少数的非金属单质和共价化合物金属单质和合金离子化合物典例干冰、冰、碘金刚石、SiO2K、Cu、MgNaCl、CsCl、CaF2四、晶体熔、沸点的比较1、不同类型晶体熔、沸点的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体(2)金属晶体的熔、沸点差别很大，如：钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低2、同种晶体类型熔、沸点的比较比较晶体内微粒之间相互作用力的大小(1)共价晶体：看共价键的强弱，取决于键长，即：成键原子半径大小规律：原子半径越小→键长越短→键能越大→熔、沸点越高如：金刚石、金刚砂(碳化硅)、晶体硅的熔、沸点逐渐降低(2)离子晶体：看离子键的强弱，取决于阴、阳离子半径大小和所带电荷数规律：衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔、沸点越高，硬度越大。一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大，离子间的作用力就越强，离子晶体的熔、沸点就越高如熔、沸点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl(3)分子晶体：看分子间作用力(一般先氢键后范德华力最后分子的极性)规律：①先看分子晶体中是否含有氢键，若能形成分子间氢键则熔、沸点比一般的分子晶体的熔、沸点高如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高，熔、沸点：H2O>H2Te>H2Se>H2S②结构相似，分子之间不含氢键而利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高。如熔、沸点：I2>Br2>Cl2>F2；CS2>CO2③相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔、沸点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔、沸点高，如熔、沸点：CO>N2④有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷(4)金属晶体：看金属键的强弱，取决于金属元素原子的半径和价电子数规律：金属原子半径越小，价电子数越多，金属键越强，金属晶体的熔沸点也就越高如熔、沸点：Na<Mg<Al3、不同类型晶体熔、沸点的比较答题模板答题策略不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体答题模板×××为×××晶体，而×××晶体1金刚石的熔点比NaCl高，原因是：金刚石是共价晶体，而NaCl是离子晶体2SiO2的熔点比CO2高，原因是：SiO2是共价晶体，CO2而是分子晶体3Na的氯化物的熔点比Si的氯化物的熔点高，理由是：NaCl为离子晶体而SiCl4为分子晶体①离子晶体中一定存在离子键，可能存在共价键，一定不存在分子间作用力。②只有分子晶体中存在单个分子。③某些离子晶体的熔点高于某些共价晶体的熔点。如MgO(2852℃)＞SiO2(1710℃))。④某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。如碱金属熔点较低。⑤个别金属的熔点高于某些共价晶体的熔点。如钨((3410℃)＞SiO2(1710℃))。⑥合金的熔点一般低于成分金属的熔点