金属晶体与离子晶体课件2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

金属晶体与离子晶体第三章第三节高中化学选择性必修2金属通常都具有金属光泽，有良好的导热性、导电性和延展性。金属为什么具有这些物理性质呢？一、金属键与金属晶体1、金属晶体金属（除汞外）在常温下都是晶体，称其为金属晶体。组成微粒：微粒间的作用力：金属键

【注意】在金属晶体中，不存在单个分子或原子，是一种“巨分子”，金属晶体包括金属单质或合金(晶体锗、灰锡属于共价晶体)。？金属阳离子和自由电子一、金属键与金属晶体2、金属键金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用。“电子气理论”把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共有，从而把所有金属原子维系在一起。一、金属键与金属晶体2、金属键①自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子，而是在整块固态金属中自由移动。②金属键既没有方向性，也没有饱和性。【特征】那么，我们如何用“电子气理论”来解释金属的物理性质呢？密堆积一、金属键与金属晶体3、“电子气理论”解释金属的物理性质（1）延展性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。3、“电子气理论”解释金属的物理性质（2）导电性一、金属键与金属晶体外加电场在金属晶体中，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。3、“电子气理论”解释金属的物理性质（3）导热性一、金属键与金属晶体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。3、“电子气理论”解释金属的物理性质（4）金属光泽一、金属键与金属晶体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。而金属在粉末状态时，晶格排列不规则，吸收可见光后反射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。一、金属键与金属晶体【思考】金属的熔点和硬度差别很大，这是为什么呢？金属单质熔点/℃Li180.5Na97.81K63.65Rb38.89Cs28.40这是由于形成的金属键强弱不同。钨是熔点最高的金属；铬是硬度最大的金属。食盐NaCl【思考】根据NaCl晶胞，分析其是否属于分子晶体、共价晶体或金属晶体中的一种？二、离子晶体由阴离子和阳离子相互作用而形成的晶体，叫做离子晶体。1、定义2、常见的离子晶体强碱、活泼金属氧化物和过氧化物、大多数盐离子键二、离子晶体NaCl（2）每个Na＋周围与之等距且距离最近的Cl－有6个；每个Cl－周围与之等距且距离最近的Na＋有6个。（1）每个NaCl晶胞含4个钠离子、4个氯离子。二、离子晶体NaCl【问题】NaCl晶体的熔沸点、硬度如何？熔点较高、硬度较大。这是因为钠离子与氯离子之间存在着较强的离子键，使离子晶体硬度较大，难以压缩；要使其从固态变为液态或气态，需要较多的能量破坏这些较强的离子键，因此，其熔沸点也较高。二、离子晶体CsCl（1）每个晶胞含

个铯离子、

个氯离子。11（2）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。二、离子晶体【问题】请同学们推测NaCl和CsCl的熔点高低。Na+的半径小于Cs+的半径，使得NaCl中的离子键比CsCl中的离子键强，所以NaCl的熔沸点更高。思考与讨论离子晶体的熔点是否都较高？分析下表中的数据，能得出什么结论？【结论】离子晶体的熔点差异较大。知识拓展①实际上，大量离子晶体的阴阳离子不是单原子分子，比如：CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4等。②有些复杂的离子晶体还存在电中性分子，比如：CuSO4·5H2O。【思考】离子晶体中微粒间的作用力只有离子键吗？离子晶体中微粒间的作用力不一定只有离子键。比如CuSO4·5H2O中，除了离子键，还有共价键、氢键、配位键（后续学习）。三、过渡晶体与混合型晶体典型的晶体有分子晶体、离子晶体、共价晶体和金属晶体。事实上，纯粹的晶体类型是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。Na2O离子键成分较多，当成离子晶体；Al2O3、SiO2共价键成分较多，当成共价晶体。过渡晶体三、过渡晶体与混合型晶体【思考】分析第三周期前几种元素的氧化物中，化学键中离子键成分的百分数的变化趋势并解释其原因。进一步描述第三周期主族元素的氧化物的晶体类型的变化趋势。Na2O、MgO、Al2O3、SiO2的离子键的百分数呈逐渐减小的趋势，P2O5、SO3、Cl2O7，都是分子晶体，原因是第三周期元素从左到右，电负性逐渐增强，与氧元素的电负性的差值逐渐减小。第三周期主族元素的氧化物的晶体的变化趋势为离子晶体→共价晶体→分子晶体。离子键成分的百分数更小了，而且共价键不再贯穿整个晶体，而是局限于晶体微观空间的一个个分子中了。【问题1】观察石墨晶体的二维平面结构图，C原子间以何种杂化方式成键？从二维结构看，石墨中微粒间的作用力与何种晶体的一致？三、过渡晶体与混合型晶体sp2杂化，碳原子通过三个共价键形成平面六元并环结构。共价晶体三、过渡晶体与混合型晶体【问题2】观察石墨晶体的层状结构图，层间靠何种作用力结合？从层状结构看，石墨晶体中层与层之间的作用力与何种晶体的一致？范德华力分子晶体三、过渡晶体与混合型晶体【问题3】石墨为何可导电？从结构上做出解释。未参与杂化的2p电子相互平行，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，类似金属晶体。

由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石墨的导电性只能沿石墨平面的方向。【结论】石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合型晶体硅酸盐

硅酸盐是地壳岩石的主要成分。硅酸盐的阴离子结构丰富多样，既有有限数目的硅氧四面体构建的简单阴离子，如SiO44-、Si2O76-、(SiO3)612-(六元环)等，也有以硅氧四面体为结构单元构成一维、二维、三维无限伸展的共价键骨架。金属离子则以离子键与阴离子或阴离子骨架结合。部分Si被Al取代则得到铝硅酸盐。纳米晶体纳米晶体是晶体颗粒尺寸在纳米（10-9m)量级的晶体。纳米晶体相对于通常的晶体，在声、光、电、磁、热等性能上常会呈现新的特性，有广阔的应用前景。仅以熔点为