2019北京高考二�；瘜W(xué)知識(shí)點(diǎn)：金屬晶體

2019-03-19 14:38:36 　來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)整理

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　　2019北京高考二�；瘜W(xué)知識(shí)點(diǎn)：金屬晶體(一)

　　高中化學(xué)晶體知識(shí)點(diǎn)

　　石墨――混合型晶體

　　石墨晶體為層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間的作用力為范德華力，每一層內(nèi)C原子間以共價(jià)鍵形成正六邊形結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖8)。由于層內(nèi)C原子以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，所以石墨有較高的熔點(diǎn)。但由于層間的范德華力較弱，層間可以滑動(dòng)，故石墨的硬度較小。因此石墨晶體又稱(chēng)為過(guò)渡型晶體或混合型晶體。石墨品體中每個(gè)C原子只擁有其所連接的3個(gè)C-C鍵的1/2(3/2個(gè))，因此晶體中C原子與C-C鍵數(shù)之比為2：3。

　　干冰――分子晶體

　　干冰晶體中的CO2分布在立方體的頂點(diǎn)和面心上，分子間由分子間作用力結(jié)合形成晶體(見(jiàn)圖7)。C02分子內(nèi)存在共價(jià)鍵，因此晶體中既有分子間作用力，又有共價(jià)鍵，但熔、沸點(diǎn)的高低由分子間的作用力決定，影響分子間作用力的主要因素是相對(duì)分子質(zhì)量，從晶胞的結(jié)構(gòu)可知與一個(gè)CO2分子距離較近且相等的CO2分子共有12個(gè)。

　　金剛石、二氧化硅――原子晶體

　　(1) 金剛石是一種具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體。每個(gè)C原子以共價(jià)鍵與其他4個(gè)C原子緊鄰，由5個(gè)碳子形成正四面體的結(jié)構(gòu)單元，由共價(jià)鍵構(gòu)成的較小環(huán)結(jié)構(gòu)中有6個(gè)碳原子(見(jiàn)圖4)，由于每個(gè)C原子擁有所連4個(gè)C-C鍵的1/2(2個(gè))，所以碳原子個(gè)數(shù)與C-C鍵數(shù)之比為1：2。

　　(2) 二氧化硅晶體可以看成是金剛石結(jié)構(gòu)中，C原子被Si原子代替，且在C-C鍵之間插入O原子后形成的，即每個(gè)硅原子與周?chē)乃膫€(gè)氧原子構(gòu)成一個(gè)正四面體，構(gòu)成二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)的較小環(huán)是由12個(gè)原子構(gòu)成椅式環(huán)，鍵角∠(O-Si-O)=109°28'(見(jiàn)圖5)。每個(gè)Si原子擁有所連4個(gè)O原子的1/2(2個(gè))(見(jiàn)圖6)，因此si、O原子個(gè)數(shù)比為1：2，即化學(xué)式表示為SiO2。

　　氯化鈉、氯化銫晶體——離子晶體

　　由于離子鍵無(wú)飽和性與方向性，所以離子晶體中無(wú)單個(gè)分子存在。陰陽(yáng)離子在晶體中按一定的規(guī)則排列，使整個(gè)晶體不顯電性且能量較低。離子的配位數(shù)分析如下。

　　離子數(shù)目的：在每一個(gè)結(jié)構(gòu)單元(晶胞)中，處于不同位置的微粒在該單元中所占的份額也有所不同。一般的規(guī)律是：頂點(diǎn)上的微粒屬于該單元中所占的份額為18，棱上的微粒屬于該單元中所占的份額為14，面上的微粒屬于該單元中所占的份額為12，中心位置上的微粒才完全屬于該單元，即所占的份額為1。

　　固態(tài)金屬單質(zhì)——金屬晶體

　　金屬(除金屬汞外)在常溫下都是晶體，在金屬中，金屬原子好像許多硬球一樣，一層一層緊密地堆積著。每個(gè)金屬原子周?chē)加性S多相同的金屬原子圍繞著。其實(shí)，由于金屬原子的較外層電子都較少，故金屬原子容易失去電子變成金屬離子。金屬原子釋放電子后形成的離子按一定規(guī)律堆積，釋放的電子則在這個(gè)晶體里自由運(yùn)動(dòng)，這就是自由電子。在金屬晶體的內(nèi)部，金屬離子和自由電子之間存在較強(qiáng)的相互作用力，這個(gè)作用力便是金屬鍵。因此，有人形象地將金屬鍵比喻為金屬陽(yáng)離子沉浸在自由電子的海洋里。

　　2019北京高考二�；瘜W(xué)知識(shí)點(diǎn)：金屬晶體(二)

　　晶體是由大量微觀(guān)物質(zhì)單位(原子、離子、分子等)按一定規(guī)則有序排列的結(jié)構(gòu)，因此可以從結(jié)構(gòu)單位的大小來(lái)研究判斷排列規(guī)則和晶體形態(tài) 。

　　福建教師招聘化學(xué)診斷大綱目標(biāo)要求：

　　1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究理解晶體與非晶體的差異。

　　2.學(xué)會(huì)分析、理解、歸納和總結(jié)的邏輯思維方法，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

　　3.了解區(qū)別晶體與非晶體的方法，認(rèn)識(shí)化學(xué)的實(shí)用價(jià)值，增強(qiáng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

　　一、結(jié)構(gòu)

　　1.晶體按其結(jié)構(gòu)粒子和作用力的不同可分為四類(lèi):離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體。

　　固體可分為晶體、非晶體和準(zhǔn)晶體三大類(lèi)。

　　2.具有整齊規(guī)則的幾何外形、固定熔點(diǎn)和各向異性的固態(tài)物質(zhì)，是物質(zhì)存在的一種基本形式。固態(tài)物質(zhì)是否為晶體，一般可由X射線(xiàn)衍射法予以鑒定。

　　3.晶面角不變?cè)恚壕w內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的質(zhì)點(diǎn)(原子、離子、分子、原子團(tuán))有規(guī)則地在三維空間呈周期性重復(fù)排列，組成一定形式的晶格，外形上表現(xiàn)為一定形狀的幾何多面體。組成某種幾何多面體的平面稱(chēng)為晶面，由于生長(zhǎng)的條件不同，晶體在外形上可能有些歪斜，但同種晶體晶面間夾角(晶面角)是一定的，稱(chēng)為晶面角不變?cè)怼?/p>

　　二、幾何形狀

　　1.晶體通常呈現(xiàn)規(guī)則的幾何形狀，就像有人特意加工出來(lái)的一樣。其內(nèi)部原子的排列十分規(guī)整嚴(yán)格，比士兵的方陣還要整齊得多。

　　2.如果把晶體中任意一個(gè)原子沿某一方向平移一定距離，必能找到一個(gè)同樣的原子。而玻璃、珍珠、瀝青、塑料等非晶體，內(nèi)部原子的排列則是雜亂無(wú)章的。

　　3.準(zhǔn)晶體是發(fā)現(xiàn)的一類(lèi)新物質(zhì)，其內(nèi)部排列既不同于晶體，也不同于非晶體。

　　三、特性

　　晶體的分布非常廣泛，自然界的固體物質(zhì)中，絕大多數(shù)是晶體。氣體、液體和非晶物質(zhì)在一定的合適條件下也可以轉(zhuǎn)變成晶體。

　　1.長(zhǎng)程有序:晶體內(nèi)部原子在至少在微米級(jí)范圍內(nèi)的規(guī)則排列。

　　2.均勻性:晶體內(nèi)部各個(gè)部分的宏觀(guān)性質(zhì)是相同的。

　　3.各向異性:晶體中不同的方向上具有不同的物理性質(zhì)。

　　4.對(duì)稱(chēng)性:晶體的理想外形和晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特定的對(duì)稱(chēng)性。

　　5.自限性:晶體具有自發(fā)地形成封閉幾何多面體的特性。

　　6.解理性:晶體具有沿某些確定方位的晶面劈裂的性質(zhì)。

　　7.較小內(nèi)能:成型晶體內(nèi)能較小。

　　8.晶面角守恒:屬于同種晶體的兩個(gè)對(duì)應(yīng)晶面之間的夾角恒定不變。

　　在化學(xué)上，晶體的一些性質(zhì)取決于將分子聯(lián)結(jié)成固體的結(jié)合力。這些力通常涉及原子或分子的較外層的電子(或稱(chēng)價(jià)電子)的相互作用。如果結(jié)合力強(qiáng)，晶體有較高的熔點(diǎn)。

　　2019北京高考二�；瘜W(xué)知識(shí)點(diǎn)：金屬晶體(三)

　　4.影響金屬熔點(diǎn)、硬度的因素

　　一般地，熔點(diǎn)、硬度等取決于金屬晶體內(nèi)部作用力的強(qiáng)弱。一般來(lái)說(shuō)，金屬原子的價(jià)電子數(shù)越多，原子半徑越小，金屬晶體內(nèi)部作用力越強(qiáng)，因而晶體熔點(diǎn)越高，硬度越大。

　　5.金屬之較

　　(1)在生活生產(chǎn)中使用較廣泛的金屬是鐵(一般是鐵與碳的合金);

　　(2)地殼中含量較多的金屬元素是鋁(Al);

　　(3)自然界中較活潑的金屬元素是銫(Cs);

　　(4)較穩(wěn)定的金屬單質(zhì)是金(Au);

　　(5)較硬的金屬單質(zhì)是鉻(Cr);

　　(6)熔點(diǎn)較高的金屬單質(zhì)是鎢(3413℃)(W);

　　(7)熔點(diǎn)較低的金屬單質(zhì)是汞(-39℃)(Hg);

　　(8)延展性較好的是金(Au);

　　(9)導(dǎo)電性能較好的是銀(Ag);

　　(10)密度較大的是鋨(22.57g·cm-3)(Os)。

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