不同類型晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．分子晶體(1)定義：只含分子的晶體稱為分子晶體。(2)粒子間的相互作用力：分子晶體內(nèi)相鄰分子間以分子間作用力相互吸引，分子內(nèi)原子之間以共價鍵結(jié)合。(3)常見的分子晶體①所有非金屬氫化物，如水、硫化氫、氨、甲烷、鹵化氫(HX)等。②部分非金屬單質(zhì)，如鹵素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60、稀有氣體等。③部分非金屬氧化物，如CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等。④幾乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。⑤絕大多數(shù)有機物的晶體，如苯、四氯化碳、乙醇、乙酸、葡萄糖等。(4)物理性質(zhì)分子晶體熔、沸點較低，硬度較小，不導電，分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”規(guī)律。(5)分子晶體的結(jié)構(gòu)特征項目分子密堆積分子非密堆積微粒間作用力范德華力范德華力和氫鍵空間特點通常每個分子周圍有12個緊鄰的分子每個分子周圍緊鄰的分子數(shù)小于12個，空間利用率不高舉例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰①干冰晶體中，每個CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有12個。②冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個水分子與相鄰的4個水分子以氫鍵相連接，含1molH2O的冰中，最多可形成2mol“氫鍵”。2．共價晶體(1)相鄰原子通過共價鍵相互結(jié)合形成的晶體，整塊晶體是一個三維骨架(立體網(wǎng)狀)結(jié)構(gòu)。(2)物理性質(zhì)①共價晶體中，由于各原子均以強的共價鍵相結(jié)合，因此一般熔點很高，硬度很大，難溶于常見溶劑，一般不導電。②結(jié)構(gòu)相似的共價晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點越高。(3)常見共價晶體及物質(zhì)類別①某些單質(zhì)：如硼(B)、硅(Si)、鍺(Ge)、金剛石等。②某些非金屬化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。③極少數(shù)金屬氧化物，如剛玉(α-Al2O3)等。(4)常見共價晶體結(jié)構(gòu)①金剛石晶體a．每個碳與相鄰4個碳以共價鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角均為109°28′。b．每個金剛石晶胞中含有8個碳原子，最小的碳環(huán)為6元環(huán)，并且不在同一平面，碳原子為sp3雜化。c．每個碳原子被12個六元環(huán)共用，每個共價鍵被6個六元環(huán)共用，一個六元環(huán)實際擁有eq\f(1,2)個碳原子。d．C原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶2,12g金剛石中有2mol共價鍵。e．密度＝eq\f(8×12g·mol－1,NA×a3)(a為晶胞棱長，NA為阿伏加德羅常數(shù))。②低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈，而沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性。另一種SiO2晶體晶胞結(jié)構(gòu)如圖：a．SiO2晶體中最小的環(huán)為十二元環(huán)，即：每個環(huán)上有6個O，6個Si。b．每個Si與4個O以共價鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)，每個正四面體占有1個Si，4個“eq\f(1,2)O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2。c．每個Si原子被12個十二元環(huán)共用，每個O原子被6個十二元環(huán)共用。d．每個SiO2晶胞中含有8個Si原子，含有16個O原子。e．硅原子與Si—O共價鍵個數(shù)比為1∶4,1molSiO2晶體中有4mol共價鍵。f．密度＝eq\f(8×60g·mol－1,NA×a3)(a為晶胞棱長，NA為阿伏加德羅常數(shù))。③SiC、BP、AlN晶體a．每個原子與另外4個不同種類的原子形成正四面體結(jié)構(gòu)。b．密度：ρ(SiC)＝eq\f(4×40g·mol－1,NA×a3)；ρ(BP)＝eq\f(4×42g·mol－1,NA×a3)；ρ(AlN)＝eq\f(4×41g·mol－1,NA×a3)(a為晶胞棱長，NA為阿伏加德羅常數(shù))。c．若Si與C最近距離為d，則棱長(a)與最近距離(d)的關(guān)系：eq\r(3)a＝4d。3．離子晶體(1)離子鍵及其影響因素①概念：陰、陽離子之間通過靜電作用形成的化學鍵。②影響因素：離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強。提醒：離子鍵沒有方向性和飽和性。(2)離子晶體：由陽離子和陰離子相互作用而形成的晶體。(3)離子晶體的性質(zhì)①熔、沸點較高，難揮發(fā)，硬度較大，難以壓縮。②離子晶體不導電，但熔化或溶于水后能導電。③一般在水中易溶，在非極性溶劑中難溶。(4)常見離子晶體的結(jié)構(gòu)①NaCl晶胞NaCl晶胞如圖所示，每個Na＋周圍距離最近的Cl－有6個，構(gòu)成正八面體，每個Cl－周圍距離最近的Na＋有6個，構(gòu)成正八面體，由此可推知晶體的化學式為NaCl。a．每個Na＋(Cl－)周圍距離相等且最近的Na＋(Cl－)是12個。b．每個晶胞中實際擁有的Na＋數(shù)是4個，Cl－數(shù)是4個。c．若晶胞參數(shù)為apm，則氯化鈉晶體的密度為eq\f(234,NA·a3×10－30)g·cm－3。②CsCl晶胞離子間存在較強的離子鍵，使得晶體的硬度較大，難以壓縮，具有較高熔點和沸點CaCl晶胞如圖所示，每個Cs＋周圍距離最近的Cl－有8個，每個Cl－周圍距離最近的Cs＋有8個，它們均構(gòu)成正六面體，由此可推知晶體的化學式為CsCl。a．每個Cs＋(Cl－)周圍距離最近的Cs＋(Cl－)有6個，構(gòu)成正八面體。b．每個晶胞中實際擁有的Cs＋有1個，Cl－有1個。c．若晶胞參數(shù)為apm，則氯化銫晶體的密度為eq\f(168.5,NA·a3×10－30)g·cm－3。③ZnS晶體a．1個ZnS晶胞中，有4個S2－，有4個Zn2＋。b．Zn2＋的配位數(shù)為4，S2－的配位數(shù)為4。c．密度＝eq\f(4×97g·mol－1,NA×a3)(a為晶胞棱長，NA為阿伏加德羅常數(shù))④CaF2晶體a．1個CaF2晶胞中，有4個Ca2＋，有8個F－。b．CaF2晶體中，Ca2＋和F－的配位數(shù)不同，Ca2＋的配位數(shù)是8，F(xiàn)－的配位數(shù)是4。c．密度＝eq\f(4×78g·mol－1,NA×a3)(a為晶胞棱長，NA為阿伏加德羅常數(shù))。4．混合型晶體(1)石墨的結(jié)構(gòu)特點——一層狀結(jié)構(gòu)(2)石墨層狀晶體中，層與層之間的作用力是分子間作用力，平均每個正六邊形擁有的碳原子個數(shù)為2，碳原子采取的雜化方式是sp2。(3)像石墨這樣的晶體，既有共價鍵，又有范德華力，同時存在類似金屬鍵的作用力，這種具有共價晶體、分子晶體、金屬晶體特征的晶體叫混合型晶體。5．金屬晶體(1)金屬鍵①概念：“電子氣理論”把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。②成鍵粒子是金屬陽離子和自由電子。③金屬鍵的強弱和對金屬性質(zhì)的影響a．金屬鍵的強弱主要取決于金屬元素的原子半徑和價電子數(shù)。原子半徑越大、價電子數(shù)越少，金屬鍵越弱；反之，金屬鍵越強。b．金屬鍵越強，金屬的熔、沸點越高，硬度越大。如：熔點最高的金屬是鎢，硬度最大的金屬是鉻。提醒：金屬鍵沒有方向性和飽和性。(2)金屬晶體①在金屬晶體中，原子間以金屬鍵相結(jié)合。②金屬晶體的性質(zhì)：優(yōu)良的導電性、導熱性和延展性。(3)金屬晶體的物理性質(zhì)及解釋6．過渡晶體(1)純粹的典型晶體是不多的，大多數(shù)晶體是它們之間的過渡晶體。(2)幾種氧化物的化學鍵中離子鍵成分的百分數(shù)氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2離子鍵的百分數(shù)/%62504133表中四種氧化物晶體既不是純粹的離子晶體也不是純粹的共價晶體，只是離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體?！菊`辨析】(1)純粹的典型晶體是沒有的。()[提示]×大多數(shù)晶體是過渡晶體，也有少數(shù)晶體是典型晶體。(2)SO3是分子晶體，晶體中絕對不含離子鍵。()[提示]×SO3屬于分子晶體，離子鍵成分的百分數(shù)很小。(3)由于石墨晶體導電，所以它是金屬晶體。()[提示]×石墨是混合型晶體，不屬于金屬晶體。(4)石墨的導電只能沿石墨平面的方向進行。()[提示]√石墨相鄰碳原子平面之間相隔較遠，電子不能從一個平面跳躍到另一個平面。(5)Al2O3含有金屬元素，屬于離子晶體。()[提示]×Al2O3是偏向共價晶體的過渡晶體。(6)由原子構(gòu)成的晶體一定是共價晶體。()[提示]×如氦氣是由原子構(gòu)成，但是分子晶體。(7)在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子。()[提示]√晶體中有陽離子不一定有陰離子，比如金屬晶體，只要有陰離子一定有陽離子。(8)分子晶體中都含有共價鍵。()[提示]×稀有氣體分子晶體中不含共價鍵。(9)干冰升華時，碳氧共價鍵被破壞。()[提示]×分子晶體發(fā)生物態(tài)變化時，破壞分子間作用力。(10)共價晶體中只存在極性共價鍵，不可能存在其他類型的化學鍵。()[提示]×金剛石晶體中只含有非極性共價鍵。(11)常溫下，金屬單質(zhì)都以金屬晶體的形式存在。()[提示]×金屬汞在常溫下為液體。(12)共價晶體的熔點一定比金屬晶體的高。()[提示]×有些金屬晶體熔點很高，如鎢，熔點達到幾千度。(13)碳有三種同素異形體：金剛石、石墨和C60，其熔點由高到低的順序為C60>金剛石>石墨。()[提示]×石墨的熔點高于金剛石，金剛石的熔點又比