晶体的类型与性质

晶体的类型与性质

一、四种晶体类型的比较

想一想

1．离子晶体中有无共价键？举例说明。离子晶体熔化时，克服了什么作用？

2．分子晶体中存在共价键，分子晶体熔化时，共价键是否被破坏？

3．稀有气体的单质属于什么晶体？

4．晶体微粒间的作用力只影响晶体的物理性质吗？举例说明研究晶体性质的一般思路。

5．离子晶体在熔融状态下能导电，这与金属导电的原因是否相同？

6．分子晶体的熔点一定低于金属晶体，这种说法对吗？为什么？

二、四种晶体类型的判断

1．依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断

(1)若晶格质点是阴阳离子，质点间的作用是离子键，则该晶体是离子晶体。

(2)若晶格质点是原子，质点间的作用是共价键，则该晶体是原子晶体。

(3)若晶格质点是分子，质点间的作用是分子间作用力，则该晶体是分子晶体。

(4)若晶格质点是金属阳离子和自由电子，质点间的作用是金属键，则该晶体是金属晶体。

2．依据物质的分类判断

(1)金属氧化物、强碱、绝大多数的盐类是离子晶体。

(2)大多数非金属单质、气态氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、酸、绝大多数有机物（除

有机盐外）是分子晶体。

(3)金刚石、晶体硅、碳化硅（SiC）、二氧化硅等是原子晶体。

(4)金属单质与合金是金属晶体。

3．依据晶体的熔点判断

(1)离子晶体的熔点较高。

(2)原子晶体熔点高。

(3)分子晶体熔点低。

(4)金属晶体多数熔点高，部分较低。

4．依据导电性判断

(1)离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。

(2)原子晶体一般为非导体。

(3)分子晶体为非导体。

(4)金属晶体是电的良导体。

5．依据硬度和机械性能判断

(1)离子晶体硬度较大或略硬而脆。

(2)原子晶体硬度大。

(3)分子晶体硬度小且较脆。

(4)金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。

三、物质熔沸点高低的比较规律

物质熔沸点的高低与构成该物质的晶体类型及晶体内部质点间的作用有关，其规律如下：

(1)不同晶体类型的熔沸点高低规律

一般为：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。金属晶体的熔沸点有的很高（如钨），有的很低（如Hg）。

(2)同属原子晶体

可通过比较原子半径的大小确定熔沸点的高低，一般半径越小，熔沸点越高（原子半径越小，键长越______，键能越_____）。

例如：金刚石（C—C）＞二氧化硅（Si—O）＞碳化硅（Si—C）＞晶体硅（Si—Si）

(3)同属离子晶体

离子所带电荷越高，离子半径越小，则离子键越强，熔沸点越高。

例如：MgO＞CaO NaCl＞KCl＞RbCl>CsCl

(4)同属金属晶体

金属阳离子所带电荷越高，半径越小，金属键越强，熔沸点越高。

例如：Al＞Mg＞Na。

(5)同属分子晶体

分子间作用力越强，沸点越高。

①组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高。

例如：I2＞Br2＞Cl2＞F2。

②组成和构成不相似的物质，分子的极性越大，沸点越高。

例如：CO＞N2。

③同分异构体之间

a．一般是支链越多，沸点越低。

例如：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。

b．结构越对称，沸点越低。

例如：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。

④若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故沸点较高。

例如：HF＞HI＞HBr＞HCl H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S

⑤根据在相同条件下物质的状态不同，

例如：固体＞液体＞气体S＞Hg＞O2 P2O5＞H2O＞CO2 五、离子晶体中的特例

1．离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶体。

2．离子晶体的熔点不一定低于原子晶体，如MgO是离子晶体，熔点是2800℃；而SiO2是原子晶体，熔点是1732℃，MgO的熔点高于SiO2的熔点。

3．离子晶体中一定含离子键，可能含其他化学键，如NaOH、Na2O2、NH4Cl等。

4．由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是由金属元素Al和非金属元素Cl组成的分子晶体。含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子。

六、用均摊法确定晶体的化学式

均摊是指每个图形平均拥有的粒子数目。求晶体中粒子个数比的方法是：

1．处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有1/8属于该晶胞；

2．处于棱上的粒子，同时为4个晶胞共有，每个粒子有1/4属于该晶胞；

3．处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子有1/2属于该晶胞；

4．处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。

例如：右图晶体的一个晶胞中，有c粒子：

1

1214

4

⨯+=个，有d粒子：

11

864

82

⨯+⨯=个；c∶d = 1∶1，晶体的化学式为cd或dc。

七、中学阶段需要掌握的几种晶体模型

1．氯化钠晶体（离子晶体）

在氯化钠晶体中：

(1) 与每个Na＋等距紧邻的Cl－有_______个，与每个Cl－等距紧邻的Na＋

有______个。

(2) 与每个Na＋等距紧邻的Na＋有_____个，与每个Cl－等距紧邻的Cl－有

______个。

(3) 每个氯化钠晶胞中独立占有______个Na＋，______个Cl－，即_______

个NaCl。

(4) Na＋与其等距紧邻的6个Cl－围成的空间构型为__________________。

(5) 晶胞边长a与离子半径（

Na

r

+

、

Cl

r

-

）之间的关系为_____________________。

(6) 相距最近的两Na＋之间的距离为____________________，相距最近的两Cl－之间的距离为______________________。

(7) NaCl晶体密度ρ、NaCl的摩尔质量M与离子半径（

Na

r

+

、

Cl

r

-

）之间的关系______________________________。