离子晶体、分子晶体、金属晶体、原子晶体

离子晶体、分子晶体、金属晶体、原子晶体

一、原子晶体

1.原子晶体定义：相邻原子之间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体称为原子晶体。

2.常见的原子晶体：金刚石、晶体硅、晶体硼、二氧化硅、碳化硅等

3.原子晶体的物理性质：
原子晶体中的原子以较强共价键相连接，因此在晶体中，原子不遵循紧密堆积原则;原子晶体一般熔点都很高，硬度都很大，这是由于原子晶体熔化时必须破坏其中的共价键，而共价键的键能相对较大，破坏它们需要很多的能量。另外原子晶体还具有难溶于水，固态时不导电等性质。

4.常见的几种原子晶体的结构：
⑴金刚石
在金刚石晶体里，每个碳原子都被相邻的4个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心。这些正四面体结构向空间发展，构成一个坚实的、彼此联结的空间网状晶体（如右图）。金刚石晶体中所有C-C键长相等，键角相等（均为109028’）；晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内；晶体中每个C参与了4条C-C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子个数与C-C键数之比为1：（4×1/2）＝1：2。

5.原子晶体的熔点高低与其内部的结构密切相关：对结构相似的原子晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就高。

二、分子晶体

1.分子晶体定义：分子间通过分子间作用力构成的的晶体称为分子晶体。
（1）构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相互作用是分子间作用力
（2）原子首先通过共价键结合成分子，分子作为基本构成微粒，通过分子间作用力结合成分子晶体。

2. 分子晶体的类别：多数非金属单质（除了金刚石、晶体硅、晶体硼、石墨等），多数非金属氧化物（如干冰、CO、冰等）、非金属气态氢化物（如NH3，CH4等）、稀有气体、许多有机物等。

3.常见的分子晶体的晶体结构
（1）碘晶体的晶胞是长方体，碘分子除了占据长方体的每个顶点外，在每个面上还有一个碘分子。
（2）干冰：干冰晶体是一种立方面心结构，每8个CO2分子构成立方体，且在六个面的中心又各占据1个CO2分子。每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子有12个（同层4个，上层4个，下层4个）。
（3）冰：冰晶体主要是水分子依靠氢键形成的，由于氢键具有一定的方向性，中央的水分子与周围四个水分结合，边缘的四个水分子也按同样的规律再与其他的水分子结合。 这样每个水分子中的每个氧原子周围都有四个氢原子，氧原子与其中的两个氢原子通过共价键结合，而与

属于其他水分子的另外两个氢原子靠氢键结合在一起。可以看出，由于氢键的方向性和饱和性使水分子不能采取紧密堆积，这种排列中，分子的间距比较大，有很多空隙，类似于蜂巢结构，比较松散。因此水由液态变成固态时，密度变小

4.分子晶体的物理性质
（1）由于分子间作用力很弱，分子晶体气化或熔融时,克服分子间的作用力,不破坏化学健，所以分子晶体一般具有较低的熔点和沸点，较小的硬度，有较强的挥发性。
（2）由于分子晶体的构成微粒是分子，所以分子晶体在固态或熔融状态时都不导电。
（3）不同分子晶体在溶解度上差别很大，并且同一分子晶体在不同的溶剂中溶解度也有很大的差别，如碘易溶于CCl4等有机溶剂，不易溶解于水，分子晶体在溶剂中溶解情况一般符合“相似相溶”的经验性规律，非极性溶质一般能溶于非极性溶剂、极性溶质一般能溶于极性溶剂。

三,离子晶体

1.定义：离子晶体是阴阳离子通过离子键结合，在空间呈现有规律的排列所形成的晶体。例如：氯化钠、氯化铯、氧化镁等晶体都属于离子晶体。

2.离子晶体的简单结构类型
离子晶体以紧密堆积方式，阴阳离子尽可能接近，向空间无限扩展，形成晶体。阴阳离子的配位数比较大，故晶体中不存在单个分子。
组成比为1∶1的离子晶称为AB型离子晶体，它是离子晶体中最简单的一类。AB型离子晶体最常见结构有NaCl型、CsCl型和ZnS型。
⑴NaCl型
NaCl型离子晶体中，每个离子被6个带相反电荷的离子包围，阴离子和阳离子的配位数都为6。常见的NaCl型离子晶体有碱金属元素（铯除外）的卤化物、银的卤化物（碘化银除外）、碱土金属元素（铍除外）的氧化物、硫化物和硒化物的晶体等。

⑵CsCl型
CsCl型离子晶体中，每个离子被8个带相反电荷的离子包围，阴离子和阳离子的配位数都为8。常见的CsCl型离子晶体有铯的卤化物（氟化物除外）、TlCl的晶体等。
⑶ZnS型
ZnS型离子晶体中，阴离子和阳离子的排列类似NaCl型，但相互穿插的位置不同，使阴、阳离子的配位数不是6，而是4。常见的ZnS型离子晶体有硫化锌、碘化银、氧化铍的晶体等。

3.氯化钠晶体的晶体结构
氯化钠晶体可视为不等径圆球的密堆积，即将氯化钠晶体看成是由Cl－紧密堆积排列，Na＋填入六个Cl－构成的空隙中形成的。
在氯化钠晶体中，钠离子与氯离子通过离子键相结合，每个钠离子与和它紧邻的6个氯离子相连，每个氯离子与和它紧邻的6个钠离子相连，钠离子和氯离子在三维空间上交替出现，并延长形成氯化钠晶体 。
氯化钠晶胞为面心立方结构，当有一个Cl－处于立方体的

中心，另有12个Cl－处于棱上，同时有8个Na＋位于顶点、6个Na＋位于面心的位置，用切割法可求出该晶胞中实际拥有的离子数目，
Cl－为；1＋12×1/4=4 Na＋为：8×1/8＋6×1/2=4
因此在一个晶胞中实际拥有的Na＋与Cl－的个数均为4个，即氯化钠晶体中没有氯化钠分子，NaCl只是代表氯化钠晶体中钠离子的个数和氯离子的个数为1:1 ，是氯化钠组成的化学式。
（1）离子晶体硬而脆。离子晶体中，阴阳离子间有较强的离子键，离子键表现出较强的硬度，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。
（2）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。当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量，克服了离子间的相互作用，成了自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而导电。离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子（或水合离子），在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。
（3）大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水）中，难溶于非极性溶剂（如汽油、煤油）中。当把离子晶体放在水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。

四、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。

一、确定晶体的化学式常用的两种方法
1.比例法
从给定的立方体型晶胞出发，计算晶体中不同原子或离子的个数比，
可按以下方法：①处于顶点上的原子或离子，
同时为8个晶胞共有，
④处于内部的原子或离子，则完全属于该晶胞，每个原子或离子按1计入给定晶胞。

2.平均分配法
每个硅氧四面体的中心Si原子与4个O原子以共价键相结合，而每个O原子又与2个Si原子结合，故1个O原子被2个中心Si原子均分，每个O原子给中心Si原子提供的原子数为12个，
那么每个中心Si原子共占有O原子数
即Si原子与O原子的个数比为1∶2。
二、物质熔沸点高低判断的方法

1.原子晶体中原子间键长越短，共价键越稳定，物质熔沸点越高，反之越低。

2.离子晶体中阴阳离子半径越小，电荷数越多，离子键越强，熔沸点越高，反

之越低。

3.分子晶体中分子间作用力越大，物质熔沸点越高，反之越低。其中组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大。（但这不包括具有氢键的分子晶体其熔沸点出现反常得高的现象，

4.金属晶体中金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属阳离子与自由电子的静电作用越强，金属键越强，熔沸点越高，反之越低。

5.晶体的类型不同时一般规律为：
原子晶体＞离子晶体＞金属晶体＞分子晶体但需注意金属晶体的熔沸点差别很大。如W的熔沸点甚至高于有些原子晶体，而Hg的熔点则很低，常温下呈液体状态。

三.解题方法——类比法

［例1］下列叙述正确的是
A.同主族金属的原子半径越大，熔点越高
B.稀有气体原子序数越大，沸点越高
C.分子间作用力越弱，分子晶体的熔点越低
D.同周期元素的原子半径越小，越易失去电子
解析：根据周期表中元素性质递变规律，同主族金属原子半径自上而下增大，而熔点自上而下降低，A项不正确；零族稀有气体原子序数自上而下增大，相对分子质量也在增大，分子间作用力也随之增大，熔沸点也越来越高，故B、C两项正确；同周期从左到右，原子半径越来越小，失电子越来越难，D项不正确。
答案：BC

［例2］关于晶体的下列说法正确的是
A.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高
D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
解析：金属晶体无阴离子，B项错误；C、D项不确切，如钨的熔点（3410℃）比硅（1410℃）高，汞的熔点（－60℃）比冰的熔点（0℃）低。
答案：A