《黑龙江省虎林市高中化学 第三节《金属晶体》课件2 新人教版选修3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《黑龙江省虎林市高中化学 第三节《金属晶体》课件2 新人教版选修3（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、金金 属属 晶晶 体体TiTi金属样品金属样品 一一、金属共同的物理性质金属共同的物理性质容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。金属为什么具有这些共同性质呢金属为什么具有这些共同性质呢? ?二、金属的结构二、金属的结构问题：问题：构成金属的粒构成金属的粒子有哪些？子有哪些？组成粒子：组成粒子：金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子金属离子和自由电子之间的较强作金属离子和自由电子之间的较强作用用金属键金属键“有阳离子而无阴离有阳离子而无阴离子子”是金属独有的特是金属独有的特性。性。作用力：作用力：金属单质中不存在单个金属单质中不存在单个分子或原子。分子
2、或原子。金属晶体：金属晶体：通过金属键作用形成的单质晶体通过金属键作用形成的单质晶体常温下，绝大多数金属单质和合金常温下，绝大多数金属单质和合金都是金属晶体，但汞除外，因汞在都是金属晶体，但汞除外，因汞在常温下呈液态。常温下呈液态。金属晶体的熔沸点差别较大。金属晶体的熔沸点差别较大。 金属键的特征：自由电子可以在整块金属中自由金属键的特征：自由电子可以在整块金属中自由 移动，因此移动，因此金属键没有方向性和饱和性。金属键没有方向性和饱和性。金属键金属键金属键的本质：金属键的本质：“电子气理论电子气理论”(自由电子理论自由电子理论)金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的金属原子脱落来的价电子形
3、成遍布整个晶体的“电子气电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。系在一起。【讨论讨论1 1】 金属为什么易导电？金属为什么易导电？ 在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件在外加电场的条件下下自由电子自由电子就会就会发生定向运动发生定向运动，因而形成电流，所以，因而形成电流，所以金属容易导电。导电性随温度升高而降低。金属容易导电。导电性随温度升高而降低。三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系三、金属晶体的结构与金属性质的内在
4、联系1、金属晶体结构与金属导电性的关系、金属晶体结构与金属导电性的关系【讨论讨论2 2】金属为什么易导热？金属为什么易导热？ 自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属离子。快，通过碰撞，把能量传给金属离子。 金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块
5、金属达到相同的温度。低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。2、金属晶体结构与金属导热性的关系、金属晶体结构与金属导热性的关系【讨论讨论3 3】金属为什么具有较好的延展性？金属为什么具有较好的延展性？ 原子晶体受外力作用时，晶体中的各原子原子晶体受外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，弥漫在金属原子间的电子气可以起列方式，弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以在各原子层之间发生相对滑动之后，金属键在各原子层之间发生相对滑动之后，金属键未被破坏，仍可保持这种
6、相互作用，因而即未被破坏，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不断裂，因此，使在外力作用下，发生形变也不断裂，因此，金属有良好的延展性。金属有良好的延展性。3、金属晶体结构与金属延展性的关系、金属晶体结构与金属延展性的关系熔化时破坏的作用力：熔化时破坏的作用力：金属键金属键金属阳离子半径越小，所带金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属键越强，电荷数越多，金属键越强，熔沸点越高，硬度越大。熔沸点越高，硬度越大。练习练习下列下列说法法错误的是（的是（）A、镁的硬度大于的硬度大于铝B、镁的熔沸点低于的熔沸点低于钙C、镁的硬度大于的硬度大于钾D、钙的熔沸点高于的熔沸点高于钾AB练习
7、练习下列四中有关性下列四中有关性质的描述，可能是金属晶体的是（的描述，可能是金属晶体的是（）A、有分子、有分子间作用力作用力结合而成，熔点很低合而成，熔点很低B、固体或熔融、固体或熔融态易易导电，熔点，熔点较高高C、由共价、由共价键结合成网状晶体，熔点很高合成网状晶体，熔点很高D、固体不、固体不导电，熔融，熔融态也不也不导电，但溶于水后能，但溶于水后能导电B知识回顾：三种晶体类型与性质的比较晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体概念概念作用力作用力构成微粒构成微粒物物理理性性质质熔沸点熔沸点硬度硬度导电性导电性实例实例共价键范德华力金属键原子分子金属阳离子和自由电子很
8、高很低差别较大很大很小差别较大无（硅为半导体）无导体相邻原子之间以共价键相结合而成具有空间网状结构的晶体分子间以范德华力相结合而成的晶体通过金属键形成的晶体金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅 Ar、S等Au、Fe、Cu、钢铁等为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低，而卤素单质的熔沸点从上到下却升高？低，而卤素单质的熔沸点从上到下却升高？练习练习资资料料金属之最金属之最熔点最低的金属是熔点最低的金属是- 汞汞熔点最高的金属是熔点最高的金属是- 钨钨密度最小的金属是密度最小的金属是- 锂锂密度最大的金属是密度最大的金属是- 锇锇硬度最小的金属是硬度最小的金属是
9、- 铯铯硬度最大的金属是硬度最大的金属是- 铬铬最活泼的金属是最活泼的金属是-铯铯最稳定的金属是最稳定的金属是-金金延性最好的金属是延性最好的金属是- 铂铂展性最好的金属是展性最好的金属是- 金金三、金属晶体的原子堆积模型三、金属晶体的原子堆积模型 由于金属键没有方向性，每个金属由于金属键没有方向性，每个金属原子中的电子分布基本是球对称的，所原子中的电子分布基本是球对称的，所以可以把金属晶体看成是由直径相等的以可以把金属晶体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而成的。圆球的三维空间堆积而成的。1、理论基础：、理论基础：堆积原理：堆积原理： 组成晶体的金属原子在没有其他因素组成晶体的金属原子在没
10、有其他因素影响时，在空间的排列大都遵循影响时，在空间的排列大都遵循紧密堆积紧密堆积原理。这是因为原理。这是因为金属键没有方向性金属键没有方向性，因此，因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以紧密堆积方式降低体系分布于周围，并以紧密堆积方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。的能量，使晶体变得比较稳定。紧密堆积：紧密堆积：微粒之间的作用力，使微粒间尽可能的微粒之间的作用力，使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间。相互接近，使它们占有最小的空间。空间利用率：空间利用率：空间被晶格质点占据的百分数。用来空间被晶格质点占据的百分数。用来表示紧
11、密堆积的程度。表示紧密堆积的程度。配位数：配位数：在密堆积中，一个原子或离子周围距离最在密堆积中，一个原子或离子周围距离最近且相等的原子或离子的数目。近且相等的原子或离子的数目。2 2、二维堆积、二维堆积I I 型型II II 型型配位数为配位数为4 4配位数为配位数为6 6密置层密置层非密置层非密置层1234123456（1 1）. .简单立方堆积：简单立方堆积：4、金属晶体基本构型、金属晶体基本构型非密置层堆积，空间利用率低（非密置层堆积，空间利用率低（52%52%）配位数是配位数是 个个.只有金属（只有金属（PoPo）采取这种堆积方式）采取这种堆积方式6（2 2）钾型）钾型-体心立方堆积
12、体心立方堆积：这种堆积晶胞是一个体心立方，这种堆积晶胞是一个体心立方，每个晶胞每个晶胞含每个晶胞每个晶胞含 个原子，个原子，空间利用率不高（空间利用率不高（68%68%），属于非），属于非密置层堆积，配位数为密置层堆积，配位数为 ，许许多金属（如多金属（如NaNa、K K、FeFe等）等）采取这采取这种堆积方式。种堆积方式。28123456第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1，3，5位。位。(或对准或对准2，4，6位，其情形是一样的位，其情形是一样的)123456AB，关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧关键是第三层，对第一
13、、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。密的堆积方式。思考：密置层的堆积方式有哪些？思考：密置层的堆积方式有哪些？金属晶体的两种最密堆积方式金属晶体的两种最密堆积方式镁型和铜型镁型和铜型（3 3）镁型和铜型）镁型和铜型镁型镁型铜型铜型123456123456镁型镁型123456第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层每一第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层每一个球，个球，于是于是每两层形成一个周期每两层形成一个周期，即，即 AB AB 堆堆积方式。积方式。镁型镁型-六方最密堆积六方最密堆积123456789101112 这种堆积晶胞空间利用率高（这种堆积晶胞空间利用率高（74%74%
14、），属于），属于密置层堆积，配位数为密置层堆积，配位数为 ，许多金属，许多金属（如（如MgMg、ZnZn、TiTi等）等）采取这种堆积方式。采取这种堆积方式。12123456123456铜型铜型第三层的另一种排列第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层方式，是将球对准第一层的的2，4，6位，不同于位，不同于AB两层的位置，这是两层的位置，这是C层。层。412356123456铜型铜型-面心立方最密堆积面心立方最密堆积 这种堆积晶胞空间利用率高（这种堆积晶胞空间利用率高（74%74%），属于），属于密置层堆积，配位数为密置层堆积，配位数为 ，许多金属，许多金属（如（如CuCu、AgAg、AuAu等）等）采取这种堆积方式。采取这种堆积方式。12BCA堆积方堆积方式式晶胞类晶胞类型型空间空间利用利用率率配位配位数数实例实例面心立方面心立方最密堆积最密堆积堆积方式及性质小结堆积方式及性质小结简单立简单立方堆积方堆积体心立方体心立方堆积堆积六方最六方最密堆积密堆积面心立方面心立方六方六方体心立方体心立方简单立方简单立方74%74%68%52121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo
