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1、 第三节金属晶体第三节金属晶体 第二课时第二课时重点重点: 金属晶体的四种堆积模型及简单计算金属晶体的四种堆积模型及简单计算1 1、下列生活中的问题，不能用金属键知、下列生活中的问题，不能用金属键知识解释的是识解释的是 （ ） A A、用铁制品做炊具、用铁制品做炊具 B B、用金属铝制成导线、用金属铝制成导线 C C、用铂金做首饰、用铂金做首饰 D D、铁易生锈、铁易生锈D D回顾练习回顾练习回顾练习回顾练习2 2、下列物质中含有金属键的是、下列物质中含有金属键的是 ( ( ) )A A、金属铝、金属铝 B B、合金、合金C C、NaOH DNaOH D、NHNH4 4ClClABAB3 3、
2、金属键的强弱与金属、金属键的强弱与金属价电子数价电子数的多少有的多少有关，价电子数越多金属键越强；与金属阳离关，价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的子的半径大小半径大小也有关，金属阳离子的半径越也有关，金属阳离子的半径越大，金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐大，金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是渐升高的是 （ ）A A、Li Na K BLi Na K B、Na Mg AlNa Mg AlC C、Li Be Mg DLi Be Mg D、Li Na MgLi Na MgB B回顾练习回顾练习回顾练习回顾练习4 4、下列有关金属晶体叙述正确的是（、下列有关金属晶体叙述正确的是（ ）A
3、 A、常温下金属单质都以金属晶体形式存在、常温下金属单质都以金属晶体形式存在B B、金属离子与自由电子之间的强烈作用，、金属离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失在一定外力作用下，不因形变而消失C C、钙的熔、沸点低于钾、钙的熔、沸点低于钾D D、温度越高，金属的导电性越好、温度越高，金属的导电性越好B B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
4、而成的。圆球的三维空间堆积而成的。1、理论基础：、理论基础：2 2、二维堆积、二维堆积I I 型型II II 型型行列对齐四球一行列对齐四球一空空 非最紧密排列非最紧密排列行列相错三球一行列相错三球一空最紧密排列空最紧密排列密置层密置层非密置层非密置层3 3、三维堆积、三维堆积密置层密置层非密置层非密置层（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 非最紧密堆积，空间利用率低（非最紧密堆积，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（2 2）钾型）钾型-体心立方堆积体心立方堆积： 这
5、种堆积晶胞是一个体心立方，每个晶胞每个这种堆积晶胞是一个体心立方，每个晶胞每个晶胞含晶胞含 个原子，空间利用率不高个原子，空间利用率不高（68%68%），属于非密置层堆积，配位数为），属于非密置层堆积，配位数为 ，许许多金属（如多金属（如NaNa、K K、FeFe等）等）采取这种堆积方式。采取这种堆积方式。12345678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 第三层的第三层的另一种另一种排列排列方式，方式，是将球对准第一层是将球对准第一层的的 2，4，6 位位，不同于不同于 AB
6、 两层的位置两层的位置，这是这是 C 层。层。123456123456123456铜型铜型123456 下图是镁型紧密堆积的前视图下图是镁型紧密堆积的前视图ABABA123456123456此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排第四层再排 A，于是形于是形成成 ABC ABC 三层一个周三层一个周期。期。 得到面心立方堆积得到面心立方堆积。 配位数配位数 12 。( 同层同层 6， 上下层各上下层各 3 ) 下图是铜型型紧密堆积的前视图下图是铜型型紧密堆积的前视图ACBACBA镁型（立方紧密堆积）镁型（立方紧密堆积）123456789101112 这种堆积晶
7、胞空间利用率高（这种堆积晶胞空间利用率高（74%74%），属于），属于最密置层堆集，配位数为最密置层堆集，配位数为 ，许多金属（如许多金属（如MgMg、ZnZn、TiTi等）等）采取这种堆积方式。采取这种堆积方式。1200平行六面体平行六面体铜型铜型123456BCA边长边长 = 2 r= 2 r面对角线面对角线 = 4r= 4r密置层密置层2 2四、金属晶体中四、金属晶体中有关计算有关计算1.晶胞中微粒数的计算晶胞中微粒数的计算(1)简单立方：在立方体顶点的微简单立方：在立方体顶点的微粒为粒为8个晶胞共享，个晶胞共享，空间利用率：空间利用率：(2r)(2r)3 34 4r r3 3/3/3=
8、 52.36%= 52.36%微粒数为：微粒数为：81/8 = 1（2）体心立方：在立方体顶）体心立方：在立方体顶点的微粒为点的微粒为8个晶胞共享，处个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于于体心的金属原子全部属于该晶胞。该晶胞。微粒数为：微粒数为：81/8 + 1 = 2空间利用率：空间利用率：体体心心立立方方堆堆积积配位数：配位数：8 （3）平行六面体晶胞：在六）平行六面体晶胞：在六方体顶点的微粒为方体顶点的微粒为6个晶胞共个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶有，在体内的微粒全属于该晶胞。胞。微粒数为：微粒数为：2 个个 （4）面心立方：在立方体顶点的微粒为）面心立方：在立方体顶点的微粒为8个
9、个晶胞共有，在面心的为晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。个晶胞共有。微粒数为：微粒数为：81/8 + 61/2 = 4 空间利用率：空间利用率：(2(21.414r)1.414r)3 34 44 4r r3 3/3/3= 74.05%= 74.05%2.配位数：配位数：每个小球周围距离最近的小球数每个小球周围距离最近的小球数简单立方堆积：简单立方堆积：体心立方堆积：体心立方堆积：六方紧密堆积：六方紧密堆积：面心立方紧密堆积：面心立方紧密堆积：681212堆积方式堆积方式 晶胞类型晶胞类型空间利空间利用率用率配位数配位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
10、简单立简单立方堆积方堆积体心立方体心立方密堆积密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 例、已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，例、已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜的相对原子质量为铜的相对原子质量为63.54，密度为，密度为8.936g/cm3，试求，试求（1）图中正方形边长）图中正方形边长 a，（2）铜的金属半径）铜的金属半径 raarrorr提示：提示：数出面心立方中的铜的个数：数出面心立方中的铜的个数：在在金金属属晶晶体体中中最最常常见见的的三三种种堆堆
11、积积方方式式有有：（1）配位数为）配位数为8的的 堆积，堆积，（2）配配位位数数为为 的的是是立立方方面面心心堆堆积积，（3）配配位位数数为为 的的 堆堆积积。其其中中以以ABAB方方式式堆堆积积的的 和和以以ABCABC方方式式堆堆积积的的 空空间间利利用用率率相相等等，就的堆积层来看，二者的区别是在就的堆积层来看，二者的区别是在第第 层。层。 能力训练能力训练立方体心立方体心121212六方密堆积六方密堆积立方面心堆积立方面心堆积六方密堆积六方密堆积三（1）石墨为什么很软？）石墨为什么很软？混合型晶体混合型晶体石墨石墨（2）石墨的熔沸点为什么很高？）石墨的熔沸点为什么很高？石墨为层状结构，
12、各层之间是范德华石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。力结合，容易滑动，所以石墨很软。 石墨各层均为平面网状结构，碳原子石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。 所以，石墨称为混合型晶体。所以，石墨称为混合型晶体。石墨晶体结构模型石墨晶体结构模型石石墨墨晶晶体体结结构构俯俯视视图图8 8、右图是石墨的晶体示意图，试思考、右图是石墨的晶体示意图，试思考回答下列问题回答下列问题（1 1）石墨晶体是正六边形的层状结构）石墨晶体是正六边形的层状结构, ,在同一层中，每个碳原子形成几个共价键？在同一层中，每个碳原子
13、形成几个共价键？键角是多大？键角是多大？（2 2）同一层中，平均拥有的碳原子数与共）同一层中，平均拥有的碳原子数与共价键的数目比是多少？价键的数目比是多少？（3 3）石墨是一种质软的物质，可作润滑剂，）石墨是一种质软的物质，可作润滑剂，但它的熔点比金刚石还高。但它的熔点比金刚石还高。试从结构上解释试从结构上解释用它与粘土混合制铅笔芯用它与粘土混合制铅笔芯可作电极可作电极熔点比金刚石高熔点比金刚石高（4 4）已已知知2525、101kPa101kPa下下，石石墨墨、金金刚刚石石燃燃烧烧的的热化学方程式分别为热化学方程式分别为: :C(C(石石墨墨)+O)+O2 2(g) (g) = = COCO
14、2 2(g)(g)；H H=-393.51kJ=-393.51kJmolmol- -1 1C(C(金金刚刚石石)+O)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)；H H=-395.41kJ=-395.41kJmolmol- -1 1据此推理所得到的下列结论中，正确的是据此推理所得到的下列结论中，正确的是A A金刚石的燃烧热比石墨的燃烧热小金刚石的燃烧热比石墨的燃烧热小 B B石墨晶体中碳碳键的强度小于金刚石石墨晶体中碳碳键的强度小于金刚石C C石墨的能量比金刚石的能量高石墨的能量比金刚石的能量高 D D由石墨制备金刚石一定是吸热反应由石墨制备金刚石一定是吸热反应同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
