晶体的类型与性质
摘要:四种晶体所涉及的知识点多,学生经常把性质张冠李戴,本文就知识点加以总结,应用图表把性质、代表物加以分析,并配有练习,能够使学生轻松掌握该知识点。
关键词:离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体
一、知识点精讲
1、晶体类型及性质比较
*注意:⑴四种晶体类型的化学式表示的意义不同:离子晶体、原子晶体中化学式表示的分别是阴阳离子最简比和原子最简比,从而有的资料上把离子晶体和原子晶体看成是巨型分子;分子晶体中表示的是单个的分子。⑵晶体讨论的是固态形式,而我们通常讨论化学性质时,不仅仅讨论其固态形式,包括其液态、气态和其水溶液。
2、化学键与分子间作用力的比较
3、化学键和分子间作用力对物理、化学性质的影响
(1)不同晶体类型的硬度大小、熔沸点高低等物理性质
由于化学键键能比较大,使得其硬度较大和熔沸点较高,所以原子晶体、离子晶体和金属晶体分别大于和高于分子晶体。但必须注意得是融化过程中原子晶体、离子晶体和金属晶体破坏的是化学键而分子晶体是分子间作用力(有的是氢键)。
(2)晶体性质的比较:比较晶体的硬度大小、熔沸点高低等物理性质的依据是:
原子晶体→共价键键能→键长→由原子半径决定。如:金刚石>晶体硅
离子晶体→离子键强弱→离子半径和离子所带电荷数决定。如:NaCl 金属晶体→金属键→金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少而定。阳离子半径越小,所带的电荷越多,自由电子越多,相互作用就越大,熔点就会相应升高。如:熔点K 分子晶体→分子间力→结构相似的情况下由相对分子质量决定(分子有氢键例外) (3)氢键对分子晶体物理性质的影响 ⑴对溶解度的影响,分子中有氢键的可以在水中溶解,如NH3极易溶于水。 ⑵对熔沸点的影响,分子中有氢键的相对而言熔沸点较高,如氧族元素中H2O的熔沸点最高。 ⑶解释一些反常现象,如冰的密度小于水。 (4)发生化学变化时断键方式及对化学性质的影响 发生化学变化时,四种晶体中各自的化学键发生断裂。离子晶体中离子键断裂,离子键决定化学性质,但我们一般讨论的是离子晶体水溶液的化学性质。原子晶体和分子晶体发生化学变化时,共价键断裂,所以共价键的强弱决定了原子晶体和分子晶体的稳定性。金属晶体的化学性质由金属键决定,如K比Na活泼。 (5)共价键与离子键之间没有绝对的界限 二、考点分析: 1、晶体化学式的确定—均摊法 (1) 处于顶点的粒子,同时被8个晶胞所共用,每个粒子有1/8属于该晶胞(六方晶胞中,处于顶点的粒子,同时被6个晶胞所共用,每个粒子有1/6属于该晶胞)。 (2) 处于棱上的粒子同时被4个晶胞共用,每个粒子有1/4属于该晶胞。 (3) 处于面上的粒子同时被2个晶胞共用,每个粒子有1/2属于该晶胞。 (4) 处于晶胞内部的粒子,则完全属于该晶胞。 2、判断晶体类型 (1)看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用。 (2)看物质的物理性质(如:熔、沸点或硬度)。 (3)看何种作用力决定其物理性质和化学性质。 三、典型例题分析: 1、第28界国际地质大会提供的资料显示,海底有大量的天然气水合物,可满足人类1000年的能源需要。天然气水合物是一种晶体,晶体中平均每46个水分子构造成8个笼,每8个笼只有6个各容纳了1个CH4分子,另外2个笼各被1个游离H2O分子填充,则天然气水合物的平均组成可表示为( ) A CH4·14H2O B CH4·8H2OC CH4·7H2O D CH4·6H2O 解析:依据题意,8个笼由46个水分子组成,再加上填充于笼中的2个水分子,故天然气水合物中CH4和H2O的分子个数比为:6∶(46+2)=6∶48=1∶8 故天然气水合物的平均组成为CH4·8H2O 2、有关晶体的下列说法中正确的是( ) A、晶体中分子间作用力越大,分子越稳定 B、原子晶体中共价键越强,熔点越高 C、冰融化时水分子中共价键发生断裂 D、氯化钠熔化时离子键未被破坏 解析:本题考察四种晶体在由固态变为液态时,破坏的是何作用力,分子晶体中,分子间作用力决定熔沸点,而共价键键能决定分子的稳定性,A、C错。原子晶体、离子晶体和金属晶体他们分别由共价键、离子键和金属键决定其物理性质和化学性质,D错,B对。