高中化学 44 金属晶体、离子晶体

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金属晶体

定义：金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。

构成微粒及作用力：金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，金属原子失去电子后形成金属阳离子，而这些电子在整个晶体中自由移动，形成“电子气”，金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用就是金属键。

物理性质：

导电性：金属晶体中的自由电子在外加电场的作用下能够定向移动，形成电流，所以金属具有良好的导电性。

导热性：自由电子在运动过程中能够不断地与金属阳离子碰撞，从而传递热量，使金属具有良好的导热性。

延展性：金属晶体受到外力作用时，金属阳离子和自由电子之间的作用不会被破坏，各层之间能够相对滑动，而不会改变金属键的作用，因此金属具有良好的延展性。

熔沸点：金属键的强弱不同，导致金属晶体的熔沸点差异较大。一般来说，金属离子半径越小、所带电荷数越多，金属键越强，金属的熔沸点越高。例如，熔点\(Na<K<Rb<Cs\)，因为它们的离子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱；而熔点\(Na<Mg<Al\)，则是因为\(Al^{3+}\)所带电荷数最多，离子半径又较小，金属键最强。

常见的金属晶体：常见的金属如铁、铜、铝、金、银、锌等都属于金属晶体。

离子晶体

定义：由阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体。

构成微粒及作用力：离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，阴、阳离子间通过静电作用形成离子键。离子键没有方向性和饱和性，因此离子晶体中离子的排列较为紧密。

物理性质：

熔沸点较高：离子键的键能较大，要破坏离子键需要较高的能量，所以离子晶体一般具有较高的熔沸点。例如，\(NaCl\)的熔点为\(801℃\)，沸点为\(1413℃\)。

硬度较大：离子键的强度较大，使得离子晶体中的离子排列紧密且不易变形，因此离子晶体的硬度较大。

溶解性：大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂。在水中，离子晶体中的离子会与水分子发生作用，形成水合离子而溶解。

导电性：离子晶体在固态时，离子不能自由移动，不导电；但在熔融状态或水溶液中，离子能够自由移动，从而能够导电。

常见的离子晶体：常见的离子晶体有\(NaCl\)、\(KCl\)、\(CaF_{2}\)、\(NaOH\)、\(NH_{4}Cl\)等。其中，\(NaCl\)晶体中，\(Na^{+}\)和\(Cl^{-}\)按照一定的规律交替排列，形成面心立方结构；\(CaF_{2}\)晶体中，\(Ca^{2+}\)位于立方晶胞的体心，\(F^{-}\)位于立方体的八个顶点和六个面心，构成了一种特殊的空间结构。