1、第三节第三节 金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体一、金属键与金属晶体一、金属键与金属晶体（一）金属键（一）金属键1、概念：金属阳离子与“自由电子”之间存在的强烈的相互作用称为金属键。2、金属键的本质“电子气理论”金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”,被所有原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起，这一理论称为“电子气理论” 。由此可见，金属晶体跟共价晶体一样，是一种“巨分子” 。1、 金属键的特征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。 金属键既没有方向性，也没有饱和性。4、影响金属键强弱的因素一般来说，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强
2、。5、金属键与金属熔、沸点的关系金属晶体熔、沸点的高低与金属键的强弱有关。金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高。（二）金属晶体（二）金属晶体1、概念：金属原子通过金属键形成的晶体叫做金属晶体。2、金属晶体的特点构成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子；在金属晶体中，不存在单个分子；金属晶体中金属阳离子被自由电子所包围注： （1）含有阳离子的晶体中不一定含有阴离子，例如金属晶体中只有金属阳离子和自由电子，没有阴离子。但晶体中有阴离子时，一定有阳离子。（2）金属单质或合金的晶体属于金属晶体3、电子气理论解释金属材料的有关性质（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
3、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。 当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时， 就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样， 会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变， 这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的一种比较粗浅的解释。（2）导电性：电子气理论还十分形象地用电子气在电场中定向移动解释金属良好的导电性注： 金属晶体有导电性， 但能导电的物质不一定是金属。 例如， 石墨有导电性却属于非金属。还有一大类能导电的有机高分子化合物，也不属于金属。（3）电导率随温度的变化规律：还可用电子气中的自由电子在热的作
4、用下与金属原子频繁碰撞解释金属的电导率随温度升电导率随温度升高而降低高而降低的现象。4、常见的合金（1）以铁为主要成分的碳钢、锰钢、不锈钢等（2）以铜为主要成分的黄铜、青铜、白铜等5、电解质导电和金属导电的区别物质类别物质类别电解质电解质金属晶体金属晶体导电时的状态导电时的状态水溶液或熔融状态下晶体状态导电粒子导电粒子自由移动的离子自由电子导电时发生的变化导电时发生的变化化学变化物理变化导电能力随温度的变化导电能力随温度的变化温度升高导电能力增强温度升高导电能力减弱二、离子晶体二、离子晶体（一）离子键（一）离子键1、概念：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键，叫做离子键。2、实质：离子键的本
5、质是一种静电作用。静电作用包括静电吸引力和静电排斥力。当这些作用达到平衡后，即形成稳定的离子化合物。3、特征：离子键没有方向性和饱和性。因此，以离子键结合的微粒倾向于形成紧密堆积，使每个离子周围尽可能多地排列带异性电荷的离子，从而达到稳定结构4、形成条件：一般应满足两种元素的电负性之差大于 1.7 这一条件，即活泼的金属与非金属之间通常能形成离子键（二）离子晶体（二）离子晶体1、定义：离子晶体是由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体2、成键粒子：阴、阳离子3、相互作用：阴、阳离子间以离子键结合，离子内可能含有共价键4、常见的离子晶体：强碱、活泼金属氧化物和过氧化物、大部分的盐说明：(1)离子晶体
6、中无分子。如 NaCl、CsCl 只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式，不是分子式。(2)离子晶体中一定有离子键，可能有共价键和氢键等，如 KNO3等晶体中既有离子键又有共价键；CuSO45H2O 中除离子键外，还含有共价键和氢键。晶体中也存在范德华力，只是当能量份额很低时不提及。(3)离子晶体中， 每一个阴(阳)离子周围排列的带相反电荷离子的数目是固定的， 不是任意的。(4)由金属元素和非金属元素形成的晶体不一定是离子晶体，如 AlCl3是分子晶体；全由非金属元素形成的晶体也可能是离子晶体，如 NH4Cl、NH4NO3等铵盐为离子晶体。5、离子晶体的物理性质(1)熔、沸点一般来说，离子晶体
7、具有较高的熔、沸点。离子晶体由固态变成液态或气态，需要较多的能量破坏离子键，因此，离子晶体通常具有较高的熔、沸点。(2)硬度离子晶体的硬度较大，难于压缩。阴、阳离子间有较强的离子键，使离 子晶体的硬度较大，当晶体受到冲击力作用时，分离子键发生断裂，导致晶体破碎。(3)导电性离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，因此离子晶体不导电。(4)溶解性大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水),难溶于非极性溶剂(如汽油、 苯等),遵循 “相似相溶”规律。注：离子晶体的熔、沸点和硬度与离子键的强弱有关，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。离子键的强弱与离子半径
8、和离子所带电荷数有关， 离子半径越小， 离子所带的电荷数越多，离子键越强。6、常见离子晶体的晶胞结构（1）NaCl 型离子晶体在 NaCl 晶体中，不存在单个的 NaCl 分子。每个 Na+周围同时吸引着 6 个 C1，每个 C1周围也同时吸引着 6 个 Na+,故 Na+和 C1的配位数均为 6。在 NaCl 晶体的基本单元(一个晶胞)中，含 C1的个数：8+621=4,含 Na+的个数：1+1241=4,故 Na+与 Cl的个数比为 4:4=1:1 所以，化学式 NaCl 表示该离子晶体中阴、阳离子的个数比。(2)CsCl 型离子晶体CsCl 晶体中,，不存在单个的氯化铯分子。每个 Cs+
9、周围同时吸引着 8 个 Cl,每个 Cl周围同时吸引着 8 个 Cs+。故 Cs+和 Cl的配位数均为 8,在每个 Cs+周围距离最近且相等的 Cs 有 6个(上、下、左右、前、后),在每个 Cl周围距离最近且相等的 Cl也有 6 个。在 CsCl 晶体的基本单元(一个小晶胞)中， Cl含的个数： 881=1,含 Cs+的个数为 1,故 Cs+与 Cl的个数比为1:1。化学式 CsCl 表示该晶体中阴、阳离子的个数比。一、一、 过渡晶体与混合型晶体过渡晶体与混合型晶体（一）过渡晶体（一）过渡晶体1、常见类型：纯粹的典型晶体不多，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。一般偏向离子晶体的过渡晶体在许多性
10、质上与纯粹的离子晶体接近，通常当作离子晶体来处理，如 Na2O。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。P2O5、SO3、Cl2O7，等则视为分子晶体。2、范围：四类晶体都有过渡型3、离子键的呈现规律：同周期主族元素从左到右，最高价氧化物中离子键成分的百分数逐渐减小。（二）混合型晶体（二）混合型晶体石墨石墨1.晶体结构：平面层状结构。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2.最小的环：六元环。石墨中每个碳原子采取 sp2杂化，形成 3 个 sp2杂化轨道，分别与相邻的 3 个碳原子的 sp2杂化轨道
11、重叠形成键，6 个碳原子在同一平面上形成正六边形的环，伸展形成平面六元并环结构3.由于每个碳原子为三个六元环所共用，即每个六元环拥有的碳原子数为 631=2。4、碳碳键为两个六元环所共用，每个六元环拥有的碳碳键数为 621=3,键角为 1205.该晶体介于共价晶体、分子晶体、金属晶体之间，因而具有各种晶体的部分特点。如熔点高、硬度小、能导电。6.每个碳原子的配位数为 3，每个碳原子还有 1 个与碳环平面垂直的未参与杂化的 2p 轨道，并含有 1 个未成对电子，这些 2p 轨道互相平行，并垂直于碳原子 sp2杂化轨道构成的平面。由于所有的 p 轨道相互平行而且相互重叠，使 p 轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。因此，石墨有类似金属晶体的导电性，而且，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。
