晶體類型與性質(zhì) 新教材講座

1、晶體類型與性質(zhì)一、本講主要內(nèi)容：1比較四種晶體的構(gòu)成微粒、微粒間作用力和性質(zhì)特征，并掌握晶體的結(jié)構(gòu)特征2掌握影響物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)高低的因素3理解金屬鍵與金屬通性間的關(guān)系二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)(一)晶體類型與結(jié)構(gòu)、性質(zhì)關(guān)系晶體的類型直接決定著晶體的物理性質(zhì)，如熔、沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性、延展性、水溶性等。而晶體的類型本質(zhì)上又是由構(gòu)成晶體的微粒及微粒間作用力決定，通?？梢杂删w的特征性質(zhì)來(lái)判定晶體所屬類型。掌握下表內(nèi)容是重點(diǎn)之一。對(duì)一些常見(jiàn)物質(zhì)，要會(huì)判斷其晶體類型。比較四種晶體類型晶體類型離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體構(gòu)成晶體微粒陰、陽(yáng)離子原子分子金屬陽(yáng)離子、自由電子微粒間作用離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力金屬鍵熔點(diǎn)

2、、沸點(diǎn)較高很高低高低懸殊硬度大很大小差異大延展性差差強(qiáng)導(dǎo)電性差(能導(dǎo)電)差差強(qiáng)水溶性大多易溶難溶相似相溶不溶或與H2O反應(yīng)實(shí)例NaCl金剛石干冰Na、W物質(zhì)類別大部分鹽酸堿金屬氧化物等離子化合物晶體硅碳化硅二氧化硅等大多非金屬單質(zhì)氣態(tài)氫化物、大多非金屬氧化物酸、大多有機(jī)物金屬(二)如何比較物質(zhì)熔、沸點(diǎn)高低1由晶體結(jié)構(gòu)來(lái)確定.首先分析物質(zhì)所屬的晶體類型，其次抓住決定同一類晶體熔、沸點(diǎn)高低的決定因素.一般規(guī)律：原子晶體離子晶體分子晶體 如：Si02NaClCO2(干冰)，但也有特殊，如熔點(diǎn)：MgOSiO2同屬原子晶體，一般鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，晶體的熔、沸點(diǎn)越高. 如：金屬石金剛砂晶體

3、硅 原因 同類型的離子晶體，離子電荷數(shù)越大，陰、陽(yáng)離子核間距越小，則離子鍵越牢固，晶體的熔、沸點(diǎn)一般越高.可根據(jù)F=K進(jìn)行判斷如：MgONaCl分子晶體，分子間范德華力越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高. 分子組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，一般分子量越大，分子間作用力越強(qiáng)，晶體熔、沸點(diǎn)越高.如：F2Cl2Br2I2ii 若分子量相同，如互為同分異構(gòu)體，則支鏈數(shù)越多，沸點(diǎn)越高，分子越對(duì)稱，則熔點(diǎn)越高.如：沸點(diǎn)： CH3 CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2OH3CH3CCH3 CH3 CH3 熔點(diǎn)： CH3 CH3CCH3CH3CHCH2CH3CH3(CH2)3CH3 CH3 CH3 因而應(yīng)注意，并非外界

4、條件對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響總是一致的.熔點(diǎn)常與晶體中微粒排布對(duì)稱性有關(guān).iii 若分子間有氫鍵，則分子間作用力比結(jié)構(gòu)相似的同類晶體強(qiáng)，故熔、沸點(diǎn)特別高.如：氫化物的沸點(diǎn)如下圖所示.從上圖中看出，H2Te、H2Se、H22O的沸點(diǎn)應(yīng)為193K左右，但實(shí)際上為373K、此種“反?！钡纳?，就是因?yàn)镠2O分子間存在氫鍵。對(duì)比同主族氫化物的沸點(diǎn)，從中可清楚看到NH3、HF的沸點(diǎn)高得“反?！?，也是因?yàn)榉肿娱g存在氫鍵。HF分子間氫鍵：H2O分子間氫鍵：氫鍵的生成對(duì)化合物性質(zhì)有顯著影響，一般分子間形成氫鍵時(shí)，可使化合物的熔、沸點(diǎn)顯著升高，在極性溶劑中，若溶質(zhì)分子和溶劑分子間形成氫鍵，則可使熔解度增大.如NH3

5、極易溶于水就與此有關(guān).除上述幾種物質(zhì)外，在醇、羧酸、無(wú)機(jī)酸、水合物、氨合物等中均有氫鍵.金屬晶體：金屬原子的價(jià)電子數(shù)越多，原子半徑越小、金屬鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高.如：NaMgAl2根據(jù)物質(zhì)在同條件下的狀態(tài)不同.一般熔、沸點(diǎn)：固液氣.如果常溫下即為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其晶體應(yīng)屬分子晶體(Hg除外).如惰性氣體，雖然構(gòu)成物質(zhì)的微粒為原子，但應(yīng)看作為單原子分子.因?yàn)橄嗷ラg的作用力范德華力，而并非共價(jià)鍵. (三)為什么金屬一般只有較大密度、金屬光澤、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和延展性？可用金屬鍵理論化和晶體的緊密堆積結(jié)構(gòu)加以解釋.簡(jiǎn)要說(shuō)明見(jiàn)下圖.注意：溫度升高對(duì)金屬、電解壓溶液導(dǎo)電性影響是不同的.在金屬晶體中原

6、子或離子不是靜止不動(dòng)，而在晶格結(jié)點(diǎn)上作較小幅度振動(dòng)，這種振動(dòng)對(duì)電子流動(dòng)起著阻礙作用，加上陽(yáng)離子對(duì)電子的吸引，電子運(yùn)動(dòng)便受到更多阻力，因而升溫，金屬電阻加大，導(dǎo)電能力下降.在電解壓溶液中，導(dǎo)電微粒是自由移動(dòng)離子，升溫有利于加快運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)電性增強(qiáng).(四)典型晶體的結(jié)構(gòu)特征 1離子晶體 CsCl NaCl 離子配位數(shù) 8：8 6：6 一個(gè)晶胞中含 1，1 4，4 陽(yáng)離子和陰離子數(shù) 晶胞構(gòu)型 立方體 立方體 重點(diǎn)掌握NaCl晶體結(jié)構(gòu)，它還具有的特征： 一個(gè)Na+周圍等距且最近的Cl有6個(gè)，此6個(gè)Cl連線形成的空間幾何體為正八而體，Na+位于其中心.一個(gè)Na+周圍等距且最近的Na+有12個(gè)如何計(jì)算離子晶體

7、中不同部位的離子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)？體心（內(nèi)） 面心 棱上 角頂 系統(tǒng)數(shù) 1 如 NaCl晶體中，如何計(jì)算？ Na+： 體心(1個(gè)) 棱(各1個(gè)) 1+12=4 Cl 面心(各1個(gè)) 角頂(各1個(gè)) 6 + 8=4 2金剛石和石墨的比較金剛石石墨晶 體結(jié) 構(gòu)正四面體、空間網(wǎng)狀晶體平面層狀正六邊形結(jié)構(gòu)層間以范德華力結(jié)合晶 體類 型原子晶體混合型晶體層內(nèi)一原子晶體層間一分子晶體晶 體外 形正八而體鱗片狀碳碳鍵長(zhǎng)熔 點(diǎn)沸 點(diǎn)=硬 度很高質(zhì)軟有滑膩感導(dǎo)電性無(wú)良主要用途鉆具、裝飾品潤(rùn)滑劑、電極、耐火材料等相互關(guān)系同素異形體注意：石墨有導(dǎo)電性，是因?yàn)閷觾?nèi)有自由電子.碳還有多種因素異形體，如足球碳C60等.想一想

8、：C60、N60等屬于什么晶體？可能是原子晶體嗎？3二氧化硅和二氧化碳晶體二氧化硅二氧化碳晶體結(jié)構(gòu)型 正四面體立方體構(gòu)成微粒 Si、O原子CO2分子結(jié)構(gòu)特征 一個(gè)Si與4個(gè)成鍵一 一個(gè)O與2個(gè)錫成鍵一一個(gè)CO2與最近且距離相等的有12個(gè)CO2分子晶體類型 原子的體分子晶體熔 點(diǎn) 高低、易升華溶解性 難溶于一般溶劑能溶于水三、典型例題講評(píng)例1分析下列物質(zhì)的物理性質(zhì)，判斷其晶體類型：A碳化鋁，黃色晶體，熔點(diǎn)2200OC，熔融態(tài)不導(dǎo)電_B溴化鋁，無(wú)色晶體，熔點(diǎn)98OC，熔融態(tài)不導(dǎo)電_C五氟化釩，無(wú)色晶體，熔點(diǎn)19.5OC，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中_D溴化鉀，無(wú)色晶體，熔融時(shí)或溶于水中都能導(dǎo)電_思路分

9、析 晶體的熔點(diǎn)高低，熔融態(tài)能否異電及溶劑性相結(jié)合，是判斷晶體類型的重要依據(jù)。原子晶體和離子晶體的熔點(diǎn)都很高或較高，兩者最大的差異是熔融態(tài)的異電性不同。原子晶體熔融不導(dǎo)電，離子晶體熔融時(shí)或水溶液都能導(dǎo)電。原子晶體和分子晶體的區(qū)別則主要在于熔、沸點(diǎn)有很大差異。一般原子晶體和分子晶體熔融態(tài)時(shí)都不能導(dǎo)電。另外易溶于一些有機(jī)溶劑的物質(zhì)往往也是分子晶體的特征之一。例21995年美國(guó)Lagow教授報(bào)道，他制得了碳的第四種同素異性體一鏈?zhǔn)饺蔡?CC-CC-CC-該物質(zhì)的一個(gè)分子中含有300500個(gè)碳原子，性質(zhì)很活潑。據(jù)此判斷，鏈?zhǔn)饺蔡嫉娜埸c(diǎn)估計(jì)比石墨_思想分析 不要被“含有300500個(gè)碳原子”所迷惑、而應(yīng)抓

10、住該物質(zhì)的組成微?！胺肿印?，從而可判定鏈?zhǔn)饺蔡紝俜肿泳w，顯烙點(diǎn)然比石墨低得多.例3已知氯化鋁的熔點(diǎn)為190OC(2.02105Pa)，但它在180OC即開(kāi)始升華.(1)氯化鋁是_(填“離子化合物”或“共價(jià)化合物”).(2)在500K和1.01105Pa時(shí)，它的蒸氣密度(換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí))為11.92g/L，且已知它的結(jié)構(gòu)中還含有配位鍵，氯化鋁的化學(xué)式為_(kāi)，結(jié)構(gòu)式為_(kāi).(3)無(wú)水氯化鋁在潮濕空氣中強(qiáng)烈地“發(fā)煙”，其原因是_.(4)如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)判別氯化鋁是離子化合物還是共價(jià)化合物？思想分析 (1)從氯化鋁的熔點(diǎn)低且易升華的性質(zhì)可判定其晶體為分子晶體，也就不可能屬于離子化合物。同學(xué)不能簡(jiǎn)單地從組

11、成元素為較活潑金屬元素和活潑非金屬元素考慮，將其為離子化合物，其實(shí)不然，應(yīng)尊重事實(shí)?？筛鶕?jù)其熔融態(tài)能否導(dǎo)電進(jìn)行判斷。切勿用它的水溶液做導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)。因?yàn)橄驢Cl等許多共價(jià)化合物在水分子作用下能電離，故所得水溶液能導(dǎo)電。(2)應(yīng)根據(jù)M=22.2 關(guān)系式求出蒸氣的分子量，與常見(jiàn)的AlCl3分子量比較是否相同，從而確定氯化鋁的化學(xué)式，要注意配位鍵的表示方式.“”是從具有孤對(duì)電子的一方指向具有空道的原子，在此只可能C1A1，每一個(gè)C1還與A1原子形成一個(gè)共價(jià)鍵.(3)抓住題中條件“在潮濕空氣中發(fā)煙”應(yīng)從AlCl3水銅生成HCl與水蒸氣形成酸霧，不能誤認(rèn)AlCl3為升華成氣體。例4某離子晶體部分結(jié)構(gòu)如圖(1)晶體中每個(gè)Y同時(shí)吸引著最近的_個(gè)X，每個(gè)X同時(shí)吸引著最近的_個(gè)Y，該晶體的化學(xué)式為_(kāi)(2)晶體中每個(gè)X周圍與它最近且距離相等的X共有_個(gè).(3)晶體中距離最近的2個(gè)X與一個(gè)Y形成的夾角XYX的角度_(4)設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為Mg，晶體密度為，阿佛加法羅常數(shù)為NA，則晶體中兩個(gè)距離最近的X中心間距離為_(kāi)cm-思路分析 (1)從圖中可知，Y位于立方體中心，X位于立方體相向的