学案：金属晶体和离子晶体

第三节   金属晶体和离子晶体

一、金属晶体

1．金属的通性：金属具有良好的导热性、导电性、延展性和金属光泽等。

2．金属键

(1)本质：描述金属键本质最简单的理论是“电子气理论”，即金属原子脱落下来的          形成遍

 布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有          维系在一起，形成像共价晶体

一样的“巨分子”。

(2)成键粒子为：          和           。

(3)特征：自由电子不属于某个特定的金属阳离子，即每个金属阳离子均可享

有所有的自由电子，自由电子在整块金属中自由移动。因此，金属键既

没有       性也没有        性。

(4)金属键强弱和对金属性质的影响：金属键的强度差别       。例如，金属钠的熔点较    、硬度较     ，而      是熔点最高的金属、      是硬度最大的金属，这是因为形成的金属键强弱不同。

【思考】金属键的强弱主要决定于金属元素的原子半径和价电子数。已知熔点：Na：97.72 °C 、Mg
：
648.9℃、
Al ：660.37℃，原因是_______________________________________________。

3．电子气理论对金属通性的解释

(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          ，但原来的排列方式不变，

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         的作用，并且电子气没有

破坏，所以金属有良好的延展性。

(2)导电性：电子气在电场中            而形成电流。温度升高，金属的电导率        。

(3)导热性：自由电子在运动时频繁与金属原子碰撞，从而引起能量传递，呈现良好的导热性。

(4)金属光泽：当光线照射到金属表面时，自由电子可以吸收所有频率的光并很快放出，使金属不透明

且具有金属光泽。而金属在粉末状态时，晶格排列不规则，吸收可见光后反射不出去，所以金属粉

末常呈暗灰色或黑色。

4．金属晶体：常温下除      以外的金属形成的晶体。在金属晶体中，原子间以        键相结合。

 (1)金属晶体中，除了纯金属，还有大量     。合金的组成和结构非常复杂多样，大多数合金以

         为主要组成。合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点更      ，硬度更      。

(2)金属晶体有导电性，但能导电的物质        是金属，例如         、                   。

二、离子晶体

1．离子晶体：由         和           相互作用而形成的晶体。

(1)构成粒子：                      ；微粒间的作用力：              。

(2)常见离子晶体：                                        

2．离子键及其影响因素

(1)概念：                      之间的相互作用。

(2)影响因素：离子所带电荷数越     ，离子半径越      ，离子键越强。如熔点：NaCl______CsCl

3．离子晶体的物理性质

(1)熔、沸点一般       ，难挥发（阴、阳离子间有强烈的相互作用，克服           需要较多的能量。

(2)质地：硬度一般      ，难于压缩（离子键较强，晶体表现出较高的硬度，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）；

(3)导电性：离子晶体          ，熔化或溶于水        （∵晶体中____自由移动的离子；在水溶液或熔融态时，阴、阳离子克服离子键，变成了自由移动的离子）。

4．典型的离子晶体

晶体	晶体结构示意图	晶体中粒子分布详解
NaCl晶体		①每个晶胞中含有Na+       个，Cl     个； ②每个Na+周围与它最近等距离的Cl有    个；这些Cl围成的立体图形为________________。 每个Cl 周围与它最近等距离的 Na+有    个。 ③每个Na+周围与它最近等距离的Na+有    个； 每个Cl 周围与它最近等距离的Cl 有    个。
CsCl晶体		①每个晶胞中含有Cl    个，Cs+     个； ②每个Cs+周围最近的等距离的Cl有    个； 每个Cl周围最近的等距离的Cs+有    个。 ③每个Cs+周围最近的等距离的Cs+有    个； 每个Cl周围最近的等距离的Cl有    个。
CaF2晶体		①F在立方体内部8个小立方体的中心，Ca2+位于立方体的顶点和面心；每个晶胞中含有F    个，Ca2+    个。 ②由于CaF2晶体中Ca2+和F个数比为    ，每个F最近相邻的Ca2+为      个，而Ca2+最近相邻的F为    个， ③每个F最近等距离F为    个，每个Ca2+最近等距离Ca2+为     个。

【注】大量离子晶体的阴离子和阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子，如CaCO₃、CuSO₄·H₂O。

5．离子液体

离子晶体熔沸点有的很高，如CaO熔点为2613℃；有的很低，如NH₄NO₃、Ca(H₂PO₄)₂，熔点分别为170℃，109℃。

引入有机基团可降低离子化合物的熔点，如C₂H₅NH₃NO₃的熔点仅12℃，常温下为_________。

结构特点：大多数离子液体含较大体积的阴、阳离子，常见阴离子如四氯铝酸根（AlCl）、六氟磷酸根（PF）、四氟硼酸根（BF）等；常见阳离子如季胺离子（R₄N⁺，即NH的H被烃基R取代）

离子液体很难挥发，这是由于离子液体的粒子全部为带电荷的离子。

(5)应用：离子液体可作溶剂、电化学研究的电解质（离子液体有导电性）、有机合成的溶剂和催化剂。