《金属晶体与离子晶体》 学历案

《金属晶体与离子晶体》学历案
一、学习目标
1、理解金属晶体和离子晶体的结构特点。

2、掌握金属晶体和离子晶体的物理性质差异及其原因。

3、学会运用金属键和离子键的理论解释金属晶体和离子晶体的性质。

二、知识回顾
在学习金属晶体和离子晶体之前，我们先来回顾一下有关化学键的知识。

化学键是指相邻原子之间强烈的相互作用，主要包括离子键、共价键和金属键。

离子键是由阴阳离子之间通过静电作用形成的。

一般来说，活泼金属元素（如钠、钾等）与活泼非金属元素（如氯、氧等）之间容易形成离子键。

共价键则是原子之间通过共用电子对形成的。

当两个非金属原子之间的电负性差值较小时，它们之间容易形成共价键。

而金属键是金属原子之间通过自由电子形成的一种特殊的化学键。

三、金属晶体
1、结构特点
金属晶体是由金属阳离子和自由电子通过金属键结合而成的。

金属原子的价电子脱离原子核的束缚，在整个晶体中自由运动，形成“电子气”。

金属阳离子则整齐地排列在一定的晶格结点上。

常见的金属晶体结构有体心立方堆积、面心立方堆积和六方最密堆积等。

以体心立方堆积为例，晶胞中处于体心的原子与八个顶点的原子紧密接触。

每个晶胞中实际含有的原子数为 2 个。

面心立方堆积中，每个晶胞中实际含有的原子数为 4 个。

六方最密堆积的晶胞是六棱柱，每个晶胞中实际含有的原子数为 6 个。

2、物理性质
（1）导电性
金属晶体中的自由电子在外加电场的作用下定向移动，形成电流，从而表现出良好的导电性。

但不同金属的导电性有所差异，这与自由电子的多少以及自由电子在电场中运动的难易程度有关。

（2）导热性
当金属的某一部分受热时，自由电子的运动速度加快，通过与金属阳离子的碰撞，将能量迅速传递到其他部分，使整块金属的温度趋于一致，表现出良好的导热性。

（3）延展性
金属晶体在受到外力作用时，金属阳离子之间发生相对滑动，但金
属键仍然存在，不会使金属断裂，从而表现出良好的延展性。

四、离子晶体
1、结构特点
离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的。

阴离子和阳
离子在空间上按照一定的规则交替排列，形成规则的晶格。

常见的离子晶体有氯化钠型、氯化铯型等。

在氯化钠晶体中，钠离子和氯离子分别位于立方体的顶点和面心，
每个钠离子周围有 6 个氯离子，每个氯离子周围也有 6 个钠离子。

氯化铯晶体中，铯离子位于立方体的体心，氯离子位于立方体的顶点，每个铯离子周围有8 个氯离子，每个氯离子周围也有8 个铯离子。

2、物理性质
（1）熔点和沸点
离子晶体中离子键较强，要使离子晶体熔化或气化，需要克服较大
的离子键作用，因此离子晶体通常具有较高的熔点和沸点。

（2）硬度
离子晶体的硬度较大，这是因为离子间的相互作用力较强。

（3）导电性
在固态时，离子晶体中的离子不能自由移动，因此不导电。

但在熔融状态或水溶液中，离子可以自由移动，从而能够导电。

五、金属晶体与离子晶体的比较
1、化学键类型
金属晶体中的化学键是金属键，由自由电子和金属阳离子形成；离子晶体中的化学键是离子键，由阴阳离子之间的静电作用形成。

2、物理性质
（1）导电性
金属晶体在固态和液态下都能导电，而离子晶体在固态时不导电，熔融状态或水溶液中导电。

（2）导热性
金属晶体的导热性通常较好，离子晶体的导热性相对较差。

（3）延展性
金属晶体具有良好的延展性，离子晶体通常没有延展性。

（4）熔点和沸点
离子晶体的熔点和沸点一般较高，金属晶体的熔点和沸点则有较大的差异，有的较高，有的较低。

3、结构特点
金属晶体的结构较为紧密，存在多种堆积方式；离子晶体的结构由
阴阳离子按照一定规则排列而成。

六、应用与实例
1、金属晶体的应用
（1）金属材料在制造机械、交通工具、建筑等方面广泛应用，如
钢铁用于建筑结构，铝合金用于制造飞机外壳。

（2）金、银等金属常用于制作首饰，因为它们具有美丽的金属光
泽和良好的延展性。

2、离子晶体的应用
（1）氯化钠是食盐的主要成分，在日常生活和工业生产中都有重
要用途。

（2）许多离子晶体是重要的化工原料和药物成分，如硫酸铜用于
农药和电镀。

七、学习总结
通过对金属晶体和离子晶体的学习，我们了解了它们的结构特点、
物理性质以及应用。

金属晶体的自由电子使其具有良好的导电性、导
热性和延展性；离子晶体的离子键决定了其较高的熔点、沸点和硬度。

在实际应用中，我们应根据不同晶体的特性选择合适的材料。

希望同学们通过本次学习，能够更好地理解和掌握这两种晶体的相
关知识，为今后的学习和生活打下坚实的基础。