【高中化学】过渡晶体与混合型晶体 2022-2023学年高二化学同步精品课堂（人教版2019选择性必修2）.pptx

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1、走进奇妙的化学世界走进奇妙的化学世界2022-2023选择性必修选择性必修2第三章晶体结构与性质第二节 金属晶体与离子晶体共价晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体【思考】晶体类型之间存在绝对的界限吗？离子键、共价键、金属键等都是化学键的典型模型，但是，原子间形成的离子键、共价键、金属键等都是化学键的典型模型，但是，原子间形成的离子键、共价键、金属键等都是化学键的典型模型，但是，原子间形成的离子键、共价键、金属键等都是化学键的典型模型，但是，原子间形成的化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态，由于微粒间的作用存在键型化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态，由于微粒间的作用存在键型化学键往往是介于典

2、型模型之间的过渡状态，由于微粒间的作用存在键型化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态，由于微粒间的作用存在键型过渡，即使组成简单的的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、分子晶过渡，即使组成简单的的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、分子晶过渡，即使组成简单的的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、分子晶过渡，即使组成简单的的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体体和金属晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体体和金属晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体体和金属晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。Fe 学习学习 目标目标第第3课时课时 过渡晶体和混合晶体PART01P

3、ART02能利用电负性解释晶体类型的能利用电负性解释晶体类型的过渡过渡,知道知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普通存在的。体是普通存在的。掌握石墨这一混合型晶体的结构特点典型的晶体有分子晶体、离子晶体、共价晶体和金属晶体。事实上，纯粹的晶体类型是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。第三周期元素的氧化物中，化学键中离子键成分的百分数这些化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键这些化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键这些晶体这些晶体既不是纯粹的离子晶体，也不是纯粹的共价晶体既不是纯粹的离子晶体，也不是纯粹的共价晶体这些晶体只是这些晶体只

4、是离子晶体与共价晶体之间的离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体过渡晶体1、过渡晶体离子键成分的百分数更小，离子键成分的百分数更小，是分子晶体是分子晶体离子离子键键的百分数大于的百分数大于50%,当作离子当作离子晶体晶体处处理理离子离子键键的百分数的百分数小小于于50%，偏向共价晶体偏向共价晶体,当作当作共价共价晶体晶体处处理理一般一般,当电负性的差值当电负性的差值 1.7时，离子键的百分数大于时，离子键的百分数大于50%。可认为是。可认为是离子晶体。离子晶体。电负性电负性差值越大差值越大，离子键的，离子键的百分数越大百分数越大。氧化物氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2离子键的离子键的百分数百分

5、数/%62504133P2O5SO2Cl2O7离子离子键键的百分数大于的百分数大于50%,当作离子晶体当作离子晶体处处理理离子离子键键的百分数的百分数小小于于50%，偏向共价晶体偏向共价晶体,当作当作共价共价晶体晶体处处理理离子键成分的百分数更小，是离子键成分的百分数更小，是分子晶体分子晶体第三周期主族元素（从左往右）的氧化物的晶体的变化趋势为离子晶体共价晶体分子晶体。原因是第三周期元素从左到右，电负性逐渐增强，与氧元素的电负性的差值逐渐减小。电负性差值逐渐减小电负性差值逐渐减小,离子键成分离子键成分逐渐减少逐渐减少四类晶体都有过渡型四类晶体都有过渡型偏向某种晶体类型的过渡晶体，就当作该类型的

6、晶体处理偏向某种晶体类型的过渡晶体，就当作该类型的晶体处理形成化合物的元素之间的电负性相差越大，离子键百分数越高 近代实验表明，纯粹的离子键是不存在的，绝大多数离子键都不近代实验表明，纯粹的离子键是不存在的，绝大多数离子键都不是典型的，只是是典型的，只是离子性占优势离子性占优势而已。而已。例如：例如：铯的电负性为铯的电负性为0 0.7979，而氟的电负性为，而氟的电负性为3.983.98，两者之差是所有元素，两者之差是所有元素中电负性差值最大的，因此氟化铯中电负性差值最大的，因此氟化铯CsFCsF是典型的离子晶体。是典型的离子晶体。但但CsCs+与与F F-的结合也不完全是纯静电作用，仍有部分

7、共价性质。的结合也不完全是纯静电作用，仍有部分共价性质。其离子键成分也只是其离子键成分也只是92%92%，其余，其余8%8%为共价键成分。这说明即便是像铯为共价键成分。这说明即便是像铯和氟这样典型的金属和典型的非金属形成化学键时，成键原子轨道之和氟这样典型的金属和典型的非金属形成化学键时，成键原子轨道之间依然有部分重叠。间依然有部分重叠。与与Fe2+相比，相比，Fe3+电荷较高电荷较高,半径较小，极化作用较大，使得半径较小，极化作用较大，使得FeCl3中中的共价键成分较多，的共价键成分较多，FeCl3偏向于分子晶体；而偏向于分子晶体；而FeCl2的离子键成分较的离子键成分较多，偏向于离子晶体。

8、所以多，偏向于离子晶体。所以氯化铁的熔沸点比氯化亚铁的低。氯化铁的熔沸点比氯化亚铁的低。化合物化合物FeCl3FeCl2熔点熔点306670沸点沸点316700例例1：为什么氯化铁的熔沸点比氯化亚铁的低为什么氯化铁的熔沸点比氯化亚铁的低?例2.钠的卤化物（NaX）和硅的卤化物（SiX4）的熔点如图所示 判断晶体的类型。解释熔点变化的原因。离子晶体离子晶体X X-半径增大，离子键减弱半径增大，离子键减弱020040060080010001200-200NaFNaClNaBrNaISiF4SiCl4SiBr4SiI4分子晶体分子晶体相对分子质量增大，相对分子质量增大，分子间作用力增加分子间作用力增

9、加020040060080010001200-200NaFNaClNaBrNaISiF4SiCl4SiBr4SiI4例3.TiF4熔点高于TiCl4、TiBr4、TiI4，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，请解释原因TiF4TiCl4TiBr4TiI4TiF4是离子晶体，熔点较高是离子晶体，熔点较高TiCl4、TiBr4、TiI4是分子晶体是分子晶体 金刚石和石墨是碳的两种同素异形体，他们的物理性质有什么异同点？为什么？金刚石石墨熔点很高质地坚硬不能导电熔点很高 质地较软导电性好共价晶体？晶体石墨的结构和性质视频介绍层状结构【思考1】观察石墨晶体的二维平面结构图，C原子间如何成键？从二维结构

10、看属于何种类型的晶体？石墨所有碳原子均所有碳原子均采取采取spsp2 2杂化杂化，形成形成平面六元并平面六元并环环结构结构金刚石碳原子均金刚石碳原子均采取采取spsp3 3杂化杂化，形成，形成三维骨架三维骨架结构结构碳原子与碳碳键个数比碳原子与碳碳键个数比为为2 23 3.金刚石中碳原子与碳碳键个数比为12.共价晶体2.混合型晶体共价键石墨2.混合型晶体共价键石墨晶体中，每个C原子参与3个CC和3个六元环的形成，而每个键被2个C原子共用，故每一个六元环平均占有2个C原子，C原子数与CC数之比为2:3。层平面内，层平面内，C原子的配位数为原子的配位数为3，共价键的，共价键的键长很短，键能很大，石

11、墨的熔点很高。键长很短，键能很大，石墨的熔点很高。石墨范德华力分子晶体【思考2】观察石墨晶体的层状结构图，层间靠何种作用力结合？从层状结构看属于何种类型的晶体？层与层之间靠范德华力维系，作用力弱，容易滑动，所以石墨质软，可作润滑剂。石墨结构中未参与杂化的石墨结构中未参与杂化的p轨道轨道层中每个碳原子均剩余一个未参与杂化层中每个碳原子均剩余一个未参与杂化的含的含1个电子的个电子的p轨道轨道,所有的所有的p轨道轨道平行平行重叠，形成离域重叠，形成离域键键,这些这些p轨道中的电子轨道中的电子可在整个层平面中运动可在整个层平面中运动。因此石墨有类似金属晶体的因此石墨有类似金属晶体的导电性导电性所以石墨

12、的所以石墨的导电性只能沿导电性只能沿石墨平面方向。石墨平面方向。由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另一个平面。另一个平面。【思考3】石墨为何可导电？从结构上做出解释。石墨晶体结构小结石墨晶体结构小结 范德华力范德华力层内碳原子层内碳原子之间之间未参与杂化的轨道上未参与杂化的轨道上的电子可在层内运动的电子可在层内运动层与层碳原子层与层碳原子之间之间构成 键的 sp2杂化轨道构成 键的p轨道共价键有金属键有金属键的性质的性质石墨 总之，石墨晶体内既有共价键，又有类似金属键的非定域键，还有范总之，石墨晶体内既有共价键，又有

13、类似金属键的非定域键，还有范德华力，因此称为混合型晶体，兼具共价晶体、分子晶体和金属晶体的德华力，因此称为混合型晶体，兼具共价晶体、分子晶体和金属晶体的特征。特征。例例1：已知六方氮化硼类似于石墨的结构，如图所示。：已知六方氮化硼类似于石墨的结构，如图所示。六方氮化硼的化学式：六方氮化硼的化学式：BNBN六方氮化硼中六方氮化硼中N和和B的杂化类型：的杂化类型：sp2硼与氮之间的化学键为硼与氮之间的化学键为 ，层与层之，层与层之间作用力为间作用力为 。属于的晶体类型：属于的晶体类型：。极性共价键分子间作用力六方氮化硼虽然类似于石墨结构，但是不导电，其原因是：六方氮化硼虽然类似于石墨结构，但是不导

14、电，其原因是：六方氮化硼晶体结构其层结构中没有自由电子混合型晶体六方氮化硼熔点六方氮化硼熔点 ，硬度，硬度 。较高 较小例例2：已知立方氮化硼类似于金刚石的结构，如图所示。：已知立方氮化硼类似于金刚石的结构，如图所示。立方氮化硼中立方氮化硼中N和和B的杂化类型：的杂化类型：sp3晶胞中晶胞中N、B的原子数分别是的原子数分别是：4、4立方氮化硼熔点立方氮化硼熔点 ，硬度，硬度 。较高较高 较大较大氮化硼和磷化硼都是高温结构陶瓷，但氮化硼晶体的熔点要比磷化硼氮化硼和磷化硼都是高温结构陶瓷，但氮化硼晶体的熔点要比磷化硼晶体高，其原因是：晶体高，其原因是：磷化硼和氮化硼都属于原子晶体，而氮原子的半径比磷原子小，磷化硼和氮化硼都属于原子晶体，而氮原子的半径比磷原子小，B-B-N N共价键键长比共价键键长比B-PB-P键短，键能大，所以氮化硼晶体的熔点较高。键短，键能大，所以氮化硼晶体的熔点较高。晶体晶体微粒组成微粒组成作用力作用力金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体物理特性物理特性特有应用特有应用结构结构种类决定决定决定决定分子晶体分子晶体共价晶体共价晶体过渡型晶过渡型晶体体混合型晶混合型晶体体