金属晶体与离子晶体
《金属晶体与离子晶体》 知识清单
《金属晶体与离子晶体》知识清单一、金属晶体1、金属键金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与自由电子之间存在着强烈的相互作用，这种作用被称为金属键。
金属键没有方向性和饱和性，这使得金属原子趋于紧密堆积，从而形成晶体。
2、金属晶体的原子堆积模型（1）简单立方堆积这种堆积方式中，每个晶胞只有 1 个原子，空间利用率较低，只有约 52%，只有钋（Po）采取这种堆积方式。
（2）体心立方堆积在体心立方堆积中，每个晶胞含有 2 个原子，空间利用率约为 68%，碱金属（如钠、钾等）大多采用这种堆积方式。
（3）六方最密堆积每个晶胞含 2 个原子，空间利用率约为 74%，镁、锌、钛等金属常采用这种堆积方式。
（4）面心立方最密堆积每个晶胞含 4 个原子，空间利用率约为 74%，铜、银、金等金属多采用这种堆积方式。
3、金属晶体的物理性质（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，使金属具有良好的导电性。
但不同金属的导电性有所差异，其中银的导电性最好。
（2）导热性自由电子在运动时与金属离子碰撞而交换能量，从而使热量从温度高的区域传递到温度低的区域，使得金属具有良好的导热性。
（3）延展性金属键没有方向性和饱和性，当金属受到外力作用时，原子层之间容易发生相对滑动，但金属键仍然存在，不会断裂，因此金属具有良好的延展性。
二、离子晶体1、离子键阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键称为离子键。
离子键的本质是静电引力，包括阴、阳离子之间的静电引力以及原子核与原子核、电子与电子之间的斥力。
离子键没有方向性和饱和性。
2、离子晶体的结构（1）NaCl 型在 NaCl 晶体中，钠离子和氯离子交替排列，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，它们的配位数均为 6。
（2）CsCl 型在 CsCl 晶体中，铯离子位于立方体的中心，氯离子位于立方体的 8 个顶点，铯离子的配位数为 8，氯离子的配位数也为 8。
金属晶体与离子晶体课件下学期高二化学人教版选择性必修
三、过渡晶体与混合型晶体 1.过渡晶体 四类典型晶体分别是分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体等,但纯 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。 如:第三周期元素的氧化物。
氧化物 离子键的 百分数/%
Na2O 62
MgO 50
Al2O3 41
SiO2 33
P2O5
SO2 Cl2O7
2.试用金属键解释Na、Mg、Al的熔点逐渐升高的原因。 提示 Na、Mg、Al的原子半径逐渐减小,价电子数逐渐增多,金属键逐渐增 强,所以熔点逐渐升高。 3.纯铝硬度不大,形成硬铝合金后,硬度很大,金属形成合金后为什么有些物 理性质会发生很大的变化? 提示 金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时,影响了金属的延展性和 硬度。
新知二 离子晶体的结构与性质特点 【问题探究】 1.如图所示是从NaCl和CsCl晶体中分割出来的部分结构图。
试分析哪些图是从NaCl和CsCl晶体中分别提取出来的? 提示 从NaCl晶体中分别提取出来的是(1)和(4);从CsCl晶体中分别提取出 来的是(2)和(3)。
2.已知:CaCO3、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O 等均为离子 晶体。分析这些离子晶体中都含有哪些微观粒子?晶体内部存在哪些类型 的作用力? 提示 构成离子晶体的微粒有阴离子和阳离子,还有电中性分子;晶体内部 的作用力除离子键外还存在共价键、氢键和范德华力等。
2.四类晶体的比较
晶体类型 离子晶体 共价晶体
构成晶体 阴、阳离子 原子
的粒子
粒子间 的作用
离子键
共价键
作用力大小 较强
(一般而言)
很强
分子晶体
金属晶体
分子
金属阳离子 和自由电子
金属晶体和离子晶体
离子晶体的晶格能 很大，因此离子晶 体具有较高的熔点 和硬度。
04
金属晶体和离子晶体的 性质比较
熔点比较
金属晶体熔点范围较广，受金属键影响较大 离子晶体熔点较高，主要受离子键影响 金属晶体熔点通常低于离子晶体 金属晶体和离子晶体熔点比较需综合考虑多种因素
导电性比较
金属晶体：自由电子导电 离子晶体：正负离子导电 导电性比较：金属晶体导电性好于离子晶体 应用领域：金属晶体用于电线、电缆等，离子晶体用于电池、显示器等
金属晶体和离子晶体 的比较
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01
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04
金属晶体和离 子晶体的性质 比较
02
金属晶体和离 子晶体的定义
05
金属晶体和离 子晶体的应用 领域
03
金属晶体和离 子晶体的结构 特点
06
金属晶体和离 子晶体的制备 方法
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化学法：通过化学反应合成金属晶 体，如还原剂还原金属盐
熔融法：将金属加热至熔融状态， 然后冷却结晶制备金属晶体
离子晶体的制备方法
溶液法：通过蒸发结晶、冷 却结晶或重结晶等方法，从 溶液中析出离子晶体。
熔融法：将纯净的离子化合 物在高温下熔化，然后冷却 结晶形成离子晶体。
硬度比较
金属晶体硬度较高，离子晶体硬度较低 金属晶体硬度与金属原子半径有关，半径越大，硬度越低 离子晶体硬度与离子键强弱有关，离子键越强，硬度越高 金属晶体硬度差异较大，离子晶体硬度较为接近
密度比较
金属晶体密度较高，因为其原子或分子的排列紧密 离子晶体密度较低，因为其分子间存在较大的空隙 金属晶体的密度通常大于离子晶体的密度
《第三章 第三节 金属晶体与离子晶体》教学设计
《金属晶体与离子晶体》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解金属晶体和离子晶体的基本观点。
2. 掌握金属键和离子键的形成原理。
3. 能够区分金属晶体和离子晶体，并能够应用所学知识诠释生活中的实例。
二、教学重难点1. 金属键和离子键的形成。
2. 离子晶体的结构和性质。
3. 金属晶体的电子结构和物理性质。
三、教学准备1. 准备PPT课件，包括图片、图表和相关案例。
2. 准备金属晶体和离子晶体的实物样品，如水晶、金属钠等。
3. 准备实验器械，如试管、烧杯等，用于演示金属晶体的导电性实验。
4. 准备一些习题，用于教室练习和测试。
四、教学过程：（一）导入新课1. 回顾金属钠、镁、铝等金属的物理性质，如颜色、状态、光泽、密度等。
2. 引出金属的分类问题，强调金属晶体与离子晶体在结构上的差别。
（二）讲授新课1. 金属晶体的结构（1）介绍金属键观点，强调金属阳离子与自由电子之间的强烈互相作用。
（2）展示不同金属晶体的结构模型，让学生观察并分析其特点。
（3）通过实验展示金属晶体的导电、导热、延展性等性质。
2. 离子晶体的结构（1）介绍离子键观点，强调阴阳离子之间的强烈互相作用。
（2）展示不同离子晶体的结构模型，让学生观察并分析其特点。
（3）通过实验展示离子晶体的一些性质，如硬度、脆性等。
3. 金属晶体与离子晶体的比较（1）比较金属键与离子键的异同点。
（2）分析金属晶体与离子晶体在物理性质上的差别。
4. 离子晶体性质实验（1）展示钠、镁、铝等金属阳离子的水解过程，说明由此引起的化学性质特点。
（2）演示不同类型离子晶体的熔点、沸点等物理性质的比较实验，帮助学生理解晶体类型对物质性质的影响。
（三）小组讨论组织学生分组讨论以下问题：1. 金属晶体与离子晶体在结构上的主要区别是什么？2. 影响金属晶体与离子晶体物理性质的主要因素是什么？3. 如何根据晶体的结构预计物质的性质？（四）教室小结1. 总结金属晶体与离子晶体的结构特点。
金属晶体与离子晶体(第一课时)-教学设计
二
1.创设问题情景：利用生活中的实验，总结食盐的物理性质
2.分析探究：学生通过动手搭建NaCl晶体模型、多角度观察，加深对其结构的理解，解释其物理性质。并应用这一方法，分析CsCl的晶体结构和性质间的关系。
3.反馈应用：学生通过与金属晶体的对比，解释离子晶体的导电性、延展性和熔点规律，理解离子键的特征。
主要师生活动
一
1.创设问题情景：金属有哪些共同的物理性质？为什么晶体会有一些共同的性质？
2.分析探究：学生从原子原子结构的视角去分析金属原子间的相互作用，教师补充完善，介绍电子气理论。
3.总结归纳：学生在总结反思归纳的基础上，理解金属键的本质。
4.反馈应用：学生利用金属键理论解释金属的通性
5.建立模型：师生总结得出金属晶体的认识模型
4.建立模型：师生总结得出离子晶体的）
教科书
书名：物质结构与性质
出版社：人民教育出版社出版日期：2020年5月
教学目标
教学目标：
1.知道金属晶体的堆积方式，能从金属原子结构出发，分析说明金属晶体中的粒子及其粒子间的相互作用，能从微观的角度来解释金属晶体导电性、导热性、延展性等宏观的性质，了解金属键的影响因素。
2.知道离子键的特点，能以NaCl和CsCl例解释典型离子化合物的某些性质，并能举例说明不同离子晶体的熔点差异。
教学重点：
1.金属晶体的结构特点与性质之间的关系，运用电子气理论解释金属性质
2.NaCl、CsCl晶体结构模型的构建与分析。
教学难点：金属晶体、离子晶体的结构特点和性质。
教学过程
时间
教学环节
金属晶体分子晶体原子晶体离子晶体
金属晶体、分子晶体、原子晶体和离子晶体金属晶体：由金属键形成的单质晶体。
金属单质及一些金属合金都属于金属晶体，例如镁、铝、铁和铜等。
金属晶体中存在金属离子(或金属原子)和自由电子，金属离子(或金属原子)总是紧密地堆积在一起，金属离子和自由电子之间存在较强烈的金属键，自由电子在整个晶体中自由运动，金属具有共同的特性，如金属有光泽、不透明，是热和电的良导体，有良好的延展性和机械强度。
大多数金属具有较高的熔点和硬度，金属晶体中，金属离子排列越紧密，金属离子的半径越小、离子电荷越高，金属键越强，金属的熔、沸点越高。
例如周期系IA族金属由上而下，随着金属离子半径的增大，熔、沸点递减。
第三周期金属按Na、Mg、Al顺序，熔沸点递增。
根据中学阶段所学的知识。
金属晶体都是金属单质，构成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子（也就是金属的价电子）。
分子晶体：分子间以范德华力相互结合形成的晶体。
大多数非金属单质及其形成的化合物如干冰(CO2)、I2、大多数有机物，其固态均为分子晶体。
分子晶体是由分子组成，可以是极性分子，也可以是非极性分子。
分子间的作用力很弱，分子晶体具有较低的熔、沸点，硬度小、易挥发，许多物质在常温下呈气态或液态，例如O2、CO2是气体，乙醇、冰醋酸是液体。
同类型分子的晶体，其熔、沸点随分子量的增加而升高，例如卤素单质的熔、沸点按F2、Cl2、Br2、I2顺序递增；非金属元素的氢化物，按周期系同主族由上而下熔沸点升高；有机物的同系物随碳原子数的增加，熔沸点升高。
但HF、H2O、NH3、CH3CH2OH等分子间，除存在范德华力外，还有氢键的作用力，它们的熔沸点较高。
分子组成的物质，其溶解性遵守“相似相溶[1]”原理，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性的有机溶剂，例如NH3、HCl极易溶于水，难溶于CCl4和苯；而Br2、I2难溶于水，易溶于CCl4、苯等有机溶剂。
根据此性质，可用CCl4、苯等溶剂将Br2和I2从它们的水溶液中萃取、分离出来。
离子晶体和金属晶体的熔点比较
离子晶体和金属晶体的熔点比较熔点是指物质在显示为液体状态所需要的温度，为物质转换为液体的重要参数。
在晶体材料中，熔点的大小会影响晶体的可制成性，并影响材料的应用。
目前，熔点的比较主要集中在离子晶体和金属晶体之间，即从金属晶体对离子晶体有力比较，以了解不同类型晶体之间的特性差异。
从物理性质上来看，离子晶体和金属晶体的熔点有显著的差异。
首先，离子晶体的熔点一般要低于金属晶体。
其次，金属晶体的熔点通常比离子晶体的熔点高数百度或更多。
此外，金属晶体的熔点通常都不会低于500摄氏度，而离子晶体的熔点可以低至100摄氏度以下。
从物质的可制成性上来看，离子晶体的熔点显然比金属晶体要低很多，这样让它们更容易在实验室中进行研究和应用。
例如，金属晶体的熔点通常非常高，需要高温环境下才能完成实验，常常困难重重；而离子晶体的熔点通常低，可以在普通实验室温度下完成实验，更容易操作。
另外，离子晶体要比金属晶体更容易制作和加工，因为它们的熔点要低得多。
熔点较低的离子晶体具有更高的可制成性和可加工性，能够更容易和成本更低地实现高精度的加工要求。
而金属晶体的熔点较高，往往要求在高温环境下进行加工，使其可制成性和可加工性大大降低。
从应用角度来看，离子晶体与金属晶体在实际应用中有着明显的差异。
离子晶体应用范围更广，能够用于电子学、光学、电子器件等多个领域，因其熔点低易加工和制作，使其在实际应用中受到欢迎，应用范围日渐拓展；而金属晶体应用范围较狭窄，一般只在高温环境下使用，应用范围有限。
总之，离子晶体和金属晶体的熔点比较可以从物理性质和可制成性等方面进行，发现离子晶体熔点一般要低于金属晶体，其可制成性得到了明显改善，适用范围也大大拓展，而金属晶体则受到熔点较高的限制，应用范围有限。
高中化学选修3之知识讲解_金属晶体 离子晶体_提高
金属晶体离子晶体【学习目标】1、知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质；能列举金属晶体的基本规程模型——简单立方堆积、钾型、镁型和铜型；2、能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质；了解离子晶体的特征；了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱；3、知道离子晶体、金属晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别；4、在晶体结构的基础上进一步知道物质是由粒子构成的，并了解研究晶体结构的基本方法；敢于质疑，勤于思索，形成独立思考的能力；养成务实求真、勇于创新、积极实践的科学态度。
【要点梳理】要点一、金属键【金属晶体与离子晶体#金属键】1、金属键与电子气理论：①金属键：金属原子的电离能低，容易失去电子而形成阳离子和自由电子，阳离子整体共同吸引自由电子而结合在一起。
金属键可看成是由许多金属离子共用许多电子的一种特殊形式的共价键，这种键既没有方向性也没有饱和性，金属键的特征是成键电子可以在金属中自由流动，使得金属呈现出特有的属性。
在金属单质的晶体中，原子之间以金属键相互结合。
金属键是一种遍布整个晶体的离域化学键。
②电子气理论：描述金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。
该理论把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。
金属原子脱落下来的自由电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有金属阳离子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。
由此可见，金属晶体跟原子晶体一样，是一种“巨分子”。
小结：要点诠释：金属晶体的一般性质及其结构根源由于金属晶体中存在大量的自由电子和金属离子(或原子)排列很紧密，使金属具有很多共同的性质。
①状态：通常情况下，除Hg外都是固体；②有自由电子存在, 是良好的导体；③自由电子与金属离子碰撞传递热量，具有良好的传热性能；④自由电子能够吸收可见光并能随时放出, 使金属不透明, 且有光泽；⑤等径圆球的堆积使原子间容易滑动, 所以金属具有良好的延展性和可塑性；⑥金属间能“互溶”, 易形成合金。
高中化学【金属晶体与离子晶体】学案
金属晶体与离子晶体目标与素养：1.能用金属键和离子键的理论解释金属晶体和离子晶体的物理性质，了解晶格能概念与意义。
(宏观辨识与微观探析)2.了解金属晶体的三种原子堆积模型和几种典型离子晶体的晶胞结构。
(证据推理与模型认知)一、金属晶体1．概念金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。
2．特点由于金属键没有饱和性和方向性，从而导致金属晶体最常见的结构型式具有堆积密度大、原子配位数高、能充分利用空间等特点。
3．常见堆积方式三种典型结构型式面心立方最密堆积A1体心立方密堆积A2六方最密堆积A3常见金属Ca，Cu，Au，Al，Pd，Pt，AgLi，Na，K，Ba，W，FeMg，Zn，Ti结构示意图配位数12 8 12晶体结构面心立方晶胞体心立方晶胞六方晶胞4.物理通性金属晶体具有金属光泽，有良好的导电、导热和延展性。
(1)金属在发生变形延展时，金属键断裂吗？[提示]不断裂。
(2)金属在通常状况下都是晶体吗？金属晶体的性质与哪些因素有关？[提示]不是，如汞；金属键和金属原子的堆积方式决定金属的性质。
二、离子晶体1．概念阴、阳离子通过离子键结合，在空间呈现有规律的排列而形成的晶体。
2．常见AB型的离子晶体晶体类型NaCl型CsCl型ZnS型晶胞配位数 6 8 4晶胞中微粒数Na＋ 4Cl－ 4Cs＋ 1Cl－ 1Zn2＋ 4S2－ 4符号类型Li、Na、K、Rb的卤化物、AgF、MgO等CsBr、CsI、NH4Cl等BeO、BeS等(1)概念：将1 mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量。
(2)意义：衡量离子键的强弱。
晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定。
(3)影响因素：①晶格能∝q1·q2r，即与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比。
②与离子晶体的结构型式有关。
4．特性(1)熔点、沸点较高，而且随着离子电荷的增加，离子间距的缩短，晶格能增大，熔点升高。
金属晶体与离子晶体 第1课时 示范教案
金属晶体与离子晶体第1课时◆教学目标1.知道金属晶体的结构特点。
2.能借助金属晶体模型说明金属晶体中的粒子及其粒子间的相互作用，能从微观的视角来解释金属晶体的导电性、导热性、延展性等宏观性质。
◆教学重难点金属晶体的结构特点与性质之间的关系，运用电子气理论解释金属性质。
◆教学过程一、新课导入回忆所学知识，列举金属的通性有哪些？物理性质：（1）常温下除汞外，均为有金属光泽的固体（2）良好的导电性、导热性（3）良好的延展性，容易发生形变化学性质：容易失电子，变为金属阳离子，具有一定的还原性二、讲授新课一、金属键与金属晶体1. 金属晶体金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。
金属元素电负性较小，电离能也较小，金属原子的（部分）价层电子容易脱离原子核的束缚，在晶体中由各个正离子形成的总势场中比较自由地大范围运动，形成“自由电子”（也称为电子气），这些电子被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。
这便是金属键的本质。
2. 金属键的特点“自由电子”为整个金属所共有，电子与离子的作用形式是电荷吸引，不受方向与距离的影响，导致金属键没有饱和性和方向性。
将同种金属原子看作是半径相等的球，则金属晶体的结构就好像一层一层紧密堆积的球，每一个金属原子的周围有较多的相同原子围绕着。
X 射线衍射实验充分验证了这些事实。
3. 金属等径球堆积模型等径球的堆积模型在宏观世界中就像一些近似圆球的水果的密堆积。
4. 常见的金属晶体的结构Ca、Cu等金属晶体的晶胞具有相似性，都为立方体；除顶点各有一个微粒外，在每个面的中心还各有一个微粒。
Li、Na等金属晶体的晶胞也是立方体，但这种晶胞除了其顶点处各有一个微粒外，在中心还有一个微粒。
Mg、Zn等金属晶体则不同，其晶胞并非立方体或者长方体，底面中棱的夹角不是直角。
【提问】（1）结合上图中辅助线的提示，计算晶胞中含有的原子数，在三种晶胞中，每个原子距离最近且相等的原子数是多少？【讲解】第一种晶胞每个晶胞中含有的原子数= 8 ×1/8 + 6 × 1/2 = 4 个；以顶点的原子为例，距离最近且相等的原子是面心上的原子，一共有三组互相垂直的面，每组面有4个这样的原子，因此每个原子距离最近且相等的原子数是12。
第2节_金属晶体与离子晶体(第一课时)
【思考1】已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的增 大 而递减，试用金属键理论加以解释。
同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数 相同），从上到下，原子（离子）半径依次增 大，则单质中所形成金属键依次减弱，故碱金 属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减。
【思考2】试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度 的 大小。
3、金属的分类： 按颜色： 黑色金属：Fe Cr Mn 有色金属：除以上三种金属以外 轻金属：ρ<4.5g/cm3 Na Mg 按密度： 重金属：ρ>4.5g/cm3 Zn Cu 按含量 常见金属： Fe Mg Al
稀有金属： 锆、钒、钼
有色 根据以上分类：金属镁、铝属于———— 轻 常见 、———、——————金属
水溶液或 熔融状态下
晶体状态
自由移动的离子 自由电子
2、金属晶体结构与金属导热性的关系
【讨论2】金属为什么易导热？
自由电子在运动时经常与金属离子碰撞， 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，把能量传给金属离子。
金属容易导热，是由于自由电子运动时与 金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度 低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。
3.下列叙述正确的是（ B ） A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴 离子 B．原子晶体中只含有共价键 C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键 D．分子晶体中只存在分子间作用力，不含 有其他化学键 4.为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐 降低，而卤素单质的熔沸点从上到下却升高？
5、 在金属晶体中最常见的三种堆积方式有：
第2节 金属晶体与离子晶体
1、金属键：金属离子和自由电子之间的强烈 的相互作用叫做金属键
金属晶体与离子晶体
金属晶体的性质
金属晶体具有高熔点、高硬度、良好的导电性和导热性等特 点。
金属晶体在化学反应中通常表现出较高的化学活泼性，容易 失去或获得电子。
03 离子晶体
离子晶体的定义
离子晶体是由正离子和负离子 通过离子键结合形成的晶体。
离子键是正负离子之间的相互 作用力，其强度取决于离子的 半径和电荷数。
分子晶体是由分子通过分 子间作用力结合形成的晶 体，具有较低的熔点和较 好的塑性。
02 金属晶体
金属晶体的定义
金属晶体是由金属原子或金属阳离子 通过金属键结合而成的晶体。
金属晶体通常具有金属光泽和良好的 导电、导热性能。
金属晶体的结构
金属晶体的结构特点是原子或分子的 排列呈现周期性重复，形成三维的格 子结构。
离子晶体中，正负离子的配位 数和排列方式决定了晶体的结 构和性质。
离子晶体的结构
离子晶体的结构特点是正负离子的配 位数和排列方式。
离子晶体的晶格能是决定其稳定性的 关键因素，晶格能越大，晶体越稳定。
常见的离子晶体结构有面心立方、体 心立方和六方密排等。
离子晶体的性质
离子晶体具有较高的熔点和沸 点，因为离子键的键能较大。
金属晶体与离子晶体
目录
CONTENTS
• 晶体简介 • 金属晶体 • 离子晶体 • 金属晶体与离子晶体的比较 • 晶体的发展前景
01 晶体简介
晶体的定义
01
晶体是由原子、分子或离子在空 间按一定规律重复排列形成的固 体物质。
02
晶体内部原子、分子或离子的排 列具有周期性，使得晶体具有规 则的几何外形和固定的熔点。
离子晶体
主要用于陶瓷、玻璃、电池等材料，如陶瓷刀具、绝缘材料、电池电极等。
高中化学金属晶体与离子晶体
物质结构与性质金属晶体与离子晶体一、金属共同的物理性质容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等二、金属的结构1.“电子气理论”(自由电子理论)金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的“电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。
2.金属键:这种金属原子间由于电子气产生的作用(在金属晶体中，金属阳离子和自由电子之间的较强的相互作用)。
3、金属晶体：通过金属键作用形成的单质晶体金属键强弱判断:阳离子所带电荷多、半径小－金属键强，熔沸点高。
三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系金属为什么易导电？在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。
金属为什么易导热？金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。
金属为什么具有较好的延展性？金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。
1、金属晶体的形成是因为晶体中存在A.金属离子间的相互作用B .金属原子间的相互作用C.金属离子与自由电子间的相互作用D.金属原子与自由电子间的相互作用2．金属能导电的原因是A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱B .金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动C .金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动D .金属晶体在外加电场作用下可失去电子3、下列叙述正确的是A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子B .原子晶体中只含有共价键C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键D .分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键4、为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低，而卤素单质的熔沸点从上到下却升高？四、金属晶体的密堆积结构1．下列有关金属元素特征的叙述中正确的是A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性B．金属元素在化合物中一定显正价C．金属元素在不同化合物中的化合价均不同D．金属单质的熔点总是高于分子晶体2．关于ⅠA族和ⅡA族元素的下列说法中正确的是A．同一周期中，ⅠA族单质的熔点比ⅡA族的高B．浓度都是0.01mol·L－1时，氢氧化钾溶液的pH比氢氧化钡的小C．氧化钠的熔点比氧化镁的高D．加热时碳酸钠比碳酸镁易分解关于离子晶体1、离子键2、成键的微粒：3、成键的本质：4、成键的条件：5.常见的离子化合物1、活泼的金属元素（IA、IIA）和活泼的非金属元素（VIA、VIIA）形成的化合物。
第二节金属晶体与离子晶体
第一讲 金属晶体与离子晶体一、金属晶体1.定义：金属晶体是指金属原子通过金属键形成的晶体。
2.金属键：金属晶体中金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用。
金属键的特征：由于自由电子为整个金属所共有，所以金属键没有方向性和饱和性。
金属原子的外层电子数比较少，容易失去电子变成金属离子和电子，金属离子间存在反性电荷的维系――带负电荷的自由移动的电子（运动的电子使体系更稳定），这些电子不是专属于某几个特定的金属离子这就是金属晶体的形成的原因。
例1.金属晶体的形成是因为晶体中存在( C)①金属原子②金属离子③自由电子④阴离子A.只有①B.只有③C.②③D.②④3.金属晶体的结构型式：（1）特点：最常见的结构型式具有堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间等特点。
（2）分类：Ca 、Al 、Cu 、Ag 、Au 等金属晶体属于A 1型最密堆积，Mg 、Zn 等金属晶体属于A 3型最密堆积，A 2型密堆积又称为体心立方密堆积，Li 、Na 、K 、Fe 等金属晶体属于A 2型密堆积。
A 1型配位数为12，A 2型配位数为8，A 3型配位数为 12。
4.金属晶体中的金属键和原子的堆积方式与金属晶体的物理性质的关系（1）金属晶体具有良好的导电性：金属中有自由移动的电子，金属晶体中的自由电子在没有外加电场存在时是自由运动的，当有外加电场存在的情况下，电子发生了定向移动形成了电流，呈现良好的导电性。
（2）金属晶体具有良好的导热性：自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，从而引起两者能量的交换。
当金属某一部分受热时，在那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，于是通过碰撞，自由电子把能量传给金属离子。
金属容易导热就是由于自由电子运动时，把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。
（3）金属晶体具有良好的延展性：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，由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性，滑动以后，各层之间仍（4）金属的熔点、硬度等取决于金属晶体内部作用力的强弱。
《金属晶体与离子晶体》 讲义
《金属晶体与离子晶体》讲义一、晶体的基本概念在我们深入探讨金属晶体和离子晶体之前，先来了解一下晶体的总体概念。
晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。
其具有固定的熔点和各向异性等特性。
晶体中的原子、离子或分子的排列具有高度的有序性，这种有序的排列使得晶体在物理和化学性质上表现出独特的特点。
二、金属晶体（一）金属键要理解金属晶体，首先得明白金属键。
金属键是金属原子之间的一种特殊的化学键。
在金属中，金属原子的外层电子会脱离原子，形成自由电子。
这些自由电子在整个金属晶体中自由运动，而金属阳离子则沉浸在自由电子的“海洋”中。
金属键没有方向性和饱和性。
这意味着金属原子之间的结合相对较为自由，可以形成各种不同的几何构型。
（二）金属晶体的结构常见的金属晶体结构有体心立方结构、面心立方结构和密排六方结构。
体心立方结构中，每个晶胞包含两个原子。
面心立方结构每个晶胞包含四个原子。
密排六方结构每个晶胞包含六个原子。
这些不同的结构导致了金属在物理性质上的差异，比如密度、硬度、熔点等。
（三）金属晶体的物理性质1、导电性由于存在自由电子，金属具有良好的导电性。
自由电子在电场的作用下能够定向移动，形成电流。
2、导热性自由电子的运动不仅能传递电荷，还能传递热能，使得金属具有良好的导热性。
3、延展性金属原子之间的相对位置可以发生改变，而金属键不会被破坏，这使得金属具有良好的延展性，可以被拉成细丝或压成薄片。
4、金属光泽自由电子吸收可见光后，又能将其大部分反射出来，从而使金属具有金属光泽。
三、离子晶体（一）离子键离子键是由阴阳离子之间的静电作用形成的。
当原子得失电子形成阴阳离子时，阴阳离子之间通过静电引力相互吸引。
同时，由于原子核之间以及电子之间的相互排斥，当引力和斥力达到平衡时，就形成了稳定的离子键。
离子键具有较强的方向性和饱和性。
（二）离子晶体的结构离子晶体的结构通常可以用晶胞来描述。
常见的离子晶体结构有氯化钠型、氯化铯型等。
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7.金属晶体的原子堆积模型 思行考列:对齐 四球一空 行列相错 三球一空 （(非1最）紧密如排列果)非把密金置属层晶体中的(最原紧密子排列看)密成置直层径相等 的球体,把他们放置在平面上,有几种方式?
（2）上述两种方式中,与一个原子紧邻的原 子数(配位数)分别是多少?哪一种放置方式对 空间的利用率较高? 精品课件
有 1 个Cl3. 在每个Cs+周围与它最近的且距离相 等的Cs+有 6 个
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ZnS的晶体结构示意图
根据硫化锌的结构模型确定晶胞，并分
4 析其构成。每个晶胞中有
个Zn2+，
有4
个S2-
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离 子 晶 体的空间结构 1. NaCl 型 2. CsCl 型 3. ZnS 型
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AB型离子晶体的基本结构型式对比：
电荷以及离子的电子层构型等。
。
4、离子晶体性质：较高
（1）熔沸
一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂中
点:
固态时不导电，熔融状态或水溶液中。能导电
（【2思）考溶】解溶于水能导电的肯定是离子晶体？
性熔：融状态能导电的肯定是离子晶体？
。
（熔3融）状导态电能导电的化合物肯定是离子晶体？
性什：么晶体在固态时能导电？
r 晶格能∝ q1. q2/
③晶格能的大小还与离子晶体的结构型式有关。 带异性电荷的离子之间存在相互吸引，带同性电 荷的离子之间却存在相互排斥作用。
离子晶体的特性； (1)熔点、沸点较高，而且随着离子电荷的增 加、离子间距的缩短，晶格能增大，熔点升高。 (2)一般易溶与水，难溶于非极性溶剂。 (3)固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电
•a3
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6.Al的晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特 征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图 丙所示。
（1）晶胞中Al原子的配位数为___1_2____，一个晶胞中 Al原子的数目为___4______。
（2）若已知Al的原子半径为d,NA代表阿伏加德罗常数， Al的相对原子质量为M，该晶体的密度为_________（用
2 • 以完成NaCl晶体结构示意图。
3
r
2N （2）晶体中，在每个Na+的周围与
A
它最接近的且距离相等的Na+共有________个。
（1）导电性 （2）导热性 （3）延展性
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共性
金属晶体与性质的关系
导电性
在金属晶体中，存在许多自由电子，自由电子 在外加电场的作用下，自由电子定向运动，因 而形成电流
导热性
由于金属晶体中自由电子运动时与金属离子
碰撞并把能量从温度高的部分传导温度低的 部分，从而使整块金属达到相同的温度
延展性
由于金属晶体中金属键是没有方向性的，各原 子层之间发生相对滑动以后，仍保持金属键的 作用，因而在一定外力作用下，只发生形变而 不断裂
大。
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No Image
从表中数据可以看出:
①离子晶体的晶格能随离子间距的减小而增大,因 此随着阳离子或阴离子半径的减小,晶格能增大;晶 格能愈大,晶体的熔点就愈高。
②离子晶体的晶格能还与阴、阳离子所带的电荷
数有关。
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晶格能与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比， 与阴、阳离子间的距离成反比
3. 在每个Na+周围与它最近的且距离相等的 Na+有 12 个
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小结2
1. 每个Cs+同时吸引 8 个 Cl-，每 个Cl-同时吸引 8 个Cs+，而Cs+数目与 Cl-数目之为 1：1 化学式为 CsCl
2. 根据氯化铯的结构模型确定晶胞，并 分析其构成。每个晶胞中有 1 Cs+，
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已学过的金属知识
1.金属的分类
重金属：铜、铅、锌等 按密度分
轻金属：铝、镁等
黑色金属：铁、铬、锰 冶金工业
有色金属：除铁、铬、锰以外的金属
常见金属：铁、铝等 按储量分
稀有金属：精品课件
2. 金属的物理性质
具有金属光泽,能导电,导热,具有良好 的延展性,金属的这些共性是有金属晶体中 的化学键和金属原子的堆砌方式所导致的
由金属键强弱决定。
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5、金属键的特征：
由于自由电子为整个金属所共有，所以金属键没有方 向性和饱和性
6、影响金属键强弱的因素是什么？
与金属元素的半径和价电子数（电荷数）。金属键越强， 金属晶体的溶、沸点越高，硬度越大
【课堂练习1】金属晶体的形成是因为晶体中存在( C
①金属原子②金属离子③自由电子④阴离子 A.只有① B.只有③ C.②③ D.②④
5、图乙为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。
①该晶胞“实际”拥有的铜原子数是__4___个。 ②该晶胞称为__C___（填序号）
A.六方晶胞
B.体心立方晶胞
C.面心立方晶胞
③此晶胞立方体的边长为a cm，Cu的相对原子质量为
64，金属铜的密度为ρ g/cm3，则阿伏加德罗常数为
______25_6____（用a、ρ表示）。
配位数： 8
体心立方
晶精胞品课中件的微粒数： 2
配位数：8
晶胞中的微粒数：2
体心立精品方课晶件 胞
A2型空间结构图
【知识总结一】金属晶体
1、定
义： 。
金属原子（金属阳离子和自由电子）之间通过 金属键形成的晶体称为金属晶体
金属阳离子和自由电子
构晶微粒： 微粒间的作用：
金属键
。
2、影响金属键强弱的因金素属：元_素__的__原_子、半__径_；__单_。位体积
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【练习】
• 试比较CaO、BaO、NaCl、KCl的熔点高低 顺序
•
CaO>BaO>NaCl>KCl
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构晶微粒：
微粒间作
用：
。
2．常见的离子晶
体：
。
3、晶格
能： 影响因
素：
。 晶格能是破坏1mol晶体，使它变成完全分离的气态自由离子
所需要消耗的能量。
影响晶格能大小的因素主要是离子半径、离子
CsCl晶胞中
Cs+ 、Cl-的配位数：８
Cs+：１个 Cl-：１个
ZnS晶胞中
Zn2+、 S2-的配位数： ４
Zn2+：４个
S2-：４个
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【巩固练习1、如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶
体中Na+或Cl-所处的位置。这两种离子在空间三个互
相垂直的方向上都是等距离排列的。
M （1）请将其中代表Na+的圆圈涂黑，
。
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【问题探究三】观察NaCl晶体的堆积模型
１. NaCl晶体采取哪种堆积方式？ 面心立方体---A1 2.NaCl晶体中Na+ 和Cl-的配位数分别为多少？ 3. NaCl晶体中在Na+周围与它最近且距离相等的 Na+共 有几个？ 12 4.一个NaCl晶胞中含有的Na+ 和Cl-各是多少？4 5.NaCl晶体中，存在单独的“NaCl”分子吗？4 6、“NaCl”这一化学式表示什么含义？
字母表示）。
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[知识回顾]
1、金属单质常温下谁不是金属晶体？
2、比较下列金属的熔沸点
①K ②铁
Mg 生铁
(1)多数合金熔点低于其组分中任一种组成金属
Ca的熔点； (2)硬度一般比其组分中任一金属的
硬度大；（特例：钠钾合金是液态的，用于原
Hg子反应堆里的导热剂） (3)合金的导电性和导
热性低于任一组分金属。利用合金的这一特性， 可以制造高电阻和高热阻材料。还可制造有特 殊性能的材料，如在铁中掺入15％铬和9％镍得 到一种耐腐蚀的不锈钢，适用于化学工业。
2、等径圆球的最密堆积方式有哪几种？ 配位数分别是多少？ 等径圆球的密堆积方式有A3型最密堆积，
A1型最密堆积和A2 型密堆积。
3、常见的四类晶体中，哪些服从紧密堆积原理， 哪些不服从？为什么？ 无饱和性和无方向性的服从！
从微观来看，组成晶体的原子（或离子，分子）在空间呈周期重复排列。即以晶体中 的原子或其集合为基点,在空间中三个不共面的方向上,各按一定的点阵周期，不断重 复出现。它的结构是有序的。 非晶体里面微粒排列无序。 从外观上看，晶体有一定的几何外形，精非品晶课体件没有。 晶体有各向异性，可以理解为横向和纵向上性质有差别。非晶体没有这种差别。
内自由电子的数目
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3、常见金属晶体的三种结构型式
三种典型结构 面心立方最密
型式
堆积A1
常见金属
Ca,Cu,Au,Al,P d,Pt,Ag
体心立方 密堆积A2
Li,Na,K,B a,W,Fe
六方最密堆积 A3
Mg,Zn,Ti
，
结构示意图
配位数
12
8
12
晶胞中的微粒 数
4
2
2
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【课堂练习2】金属晶体堆积密度大，原子配位
数高，能充分利用空间的原因是（ D
A.金属原子的价电子数少 B.金属晶体中有自由电子 C.金属原子的原子半径大 D.金属键没有饱和性和方向性
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【课堂练习3】金属具有延展性的原因（ B ） A.金属原子半径都较大，价电子较少
B.金属受外力作用变形时，金属阳离子与 自由电子间仍保持较强烈作用
C.金属中大量自由电子受外力作用时运动 速度加快
【问题探究一】金属晶体 1、所有晶体中有阳离子一定有阴离子，这种 说法正确吗？
不正确，金属晶体无阴离子。
2、金属熔化时破坏的是什么作用力？
金属键。
3、金属单质常温下均为金属晶体，对吗？