金属晶体与离子晶体

《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》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、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。

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。

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◆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。