高中化學 第三章 第1節(jié)《金屬晶體》參考課件 新人教版選修3

1、金屬樣品金屬樣品思考思考1:1:從上述金屬的應(yīng)用來看，金屬有從上述金屬的應(yīng)用來看，金屬有哪些共同的物理性質(zhì)呢哪些共同的物理性質(zhì)呢? ? 思考思考2:2:金屬為什么具有這些共同性質(zhì)呢金屬為什么具有這些共同性質(zhì)呢? ?思考題思考題一、金屬共同的物理性質(zhì)一、金屬共同的物理性質(zhì) 容易導電、導熱、有延展性、有金屬光澤等容易導電、導熱、有延展性、有金屬光澤等二、金屬的結(jié)構(gòu)二、金屬的結(jié)構(gòu)1 1、電子氣理論：、電子氣理論：由于金屬原子的最外層電子數(shù)較少由于金屬原子的最外層電子數(shù)較少, ,容易失容易失去電子成為金屬離子去電子成為金屬離子, ,金屬原子釋放出的價電子不專門屬于金屬原子釋放出的價電子不專門屬于某個特

2、定的金屬離子某個特定的金屬離子, ,而為許多金屬離子所共有而為許多金屬離子所共有, ,并在整個金屬中自由運動并在整個金屬中自由運動, ,這些電子又稱為自由這些電子又稱為自由電子電子. .自由電子幾乎均勻分布在整個晶體中，像自由電子幾乎均勻分布在整個晶體中，像遍布整塊金屬的遍布整塊金屬的“電子氣電子氣”，從而把所有金屬，從而把所有金屬原子維系在一起。原子維系在一起。組成粒子：組成粒子：金屬陽離子和自由電子金屬陽離子和自由電子2 2、金屬鍵：金屬離子和自由電子之間的強烈、金屬鍵：金屬離子和自由電子之間的強烈的相互作用叫做金屬鍵（電子氣理論）的相互作用叫做金屬鍵（電子氣理論）3 3、金屬晶體：通過金

3、屬鍵結(jié)合形成的單質(zhì)、金屬晶體：通過金屬鍵結(jié)合形成的單質(zhì)晶體。金屬單質(zhì)和合金都屬于金屬晶體晶體。金屬單質(zhì)和合金都屬于金屬晶體微粒間作用力：微粒間作用力：金屬鍵金屬鍵特征：金屬鍵可看成是由許多原子共用許多電子特征：金屬鍵可看成是由許多原子共用許多電子的一種特殊形式的共價鍵，這種鍵既沒有方向性，的一種特殊形式的共價鍵，這種鍵既沒有方向性，也沒有飽和性，金屬鍵的特征是成鍵電子可以在也沒有飽和性，金屬鍵的特征是成鍵電子可以在金屬中自由流動，使得金屬呈現(xiàn)出特有的屬性金屬中自由流動，使得金屬呈現(xiàn)出特有的屬性4 4、電子氣理論對金屬的物理性質(zhì)的解釋、電子氣理論對金屬的物理性質(zhì)的解釋 在金屬晶體中，充滿著帶負電

4、的在金屬晶體中，充滿著帶負電的“電子氣電子氣”（自（自由電子），這些電子氣的運動是沒有一定方向的，由電子），這些電子氣的運動是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下，自由電子定向運動形成電但在外加電場的條件下，自由電子定向運動形成電流，所以金屬容易導電。不同的金屬導電能力不同，流，所以金屬容易導電。不同的金屬導電能力不同，導電性最強的三中金屬是：導電性最強的三中金屬是：Ag、Cu、Al金屬導電性的解釋金屬導電性的解釋晶體類型晶體類型電解質(zhì)電解質(zhì)金屬晶體金屬晶體 導電時的狀態(tài)導電時的狀態(tài)導電粒子導電粒子導電時發(fā)生的變化導電時發(fā)生的變化導電能力隨溫度的導電能力隨溫度的變化變化水溶液或水溶液或熔融狀態(tài)

5、下熔融狀態(tài)下晶體狀態(tài)晶體狀態(tài)自由移動的離子自由移動的離子自由電子自由電子思考：電解質(zhì)在熔化狀態(tài)或溶于水能導電，思考：電解質(zhì)在熔化狀態(tài)或溶于水能導電，這與金屬導電的本質(zhì)是否相同？這與金屬導電的本質(zhì)是否相同？化學變化化學變化物理變化物理變化增強增強減弱減弱 “電子氣電子氣”（自由電子）在運動時經(jīng)常與金屬（自由電子）在運動時經(jīng)常與金屬離子碰撞，引起兩者能量的交換。當金屬某部分受離子碰撞，引起兩者能量的交換。當金屬某部分受熱時，那個區(qū)域里的熱時，那個區(qū)域里的“電子氣電子氣”（自由電子）能量（自由電子）能量增加，運動速度加快，通過碰撞，把能量傳給金屬增加，運動速度加快，通過碰撞，把能量傳給金屬離子。離子

6、。“電子氣電子氣”（自由電子）在熱的作用下與金（自由電子）在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞從而把能量從溫度高的部分傳到溫屬原子頻繁碰撞從而把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達到相同的溫度。度低的部分，從而使整塊金屬達到相同的溫度。金屬導熱性的解釋金屬導熱性的解釋 當金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層就當金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，彌會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，所以在各原子層之間發(fā)生相對之間潤滑劑的作用，所

7、以在各原子層之間發(fā)生相對滑動以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外滑動以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不易斷裂。因此，金屬都有力作用下，發(fā)生形變也不易斷裂。因此，金屬都有良好的延展性。良好的延展性。金屬延展性的解釋金屬延展性的解釋自由電子自由電子+金屬離子金屬離子金屬原子金屬原子錯位錯位+ + + + + + +4 4、熔點和沸點、熔點和沸點 金屬原子價電子越多，原子半徑越小，金屬原子價電子越多，原子半徑越小，金屬離子與自由電子的作用力就越強，晶體金屬離子與自由電子的作用力就越強，晶體的熔沸點就越高，反之越低。的熔沸點就越高，反之越低。思考：思考：為什么堿金屬單質(zhì)

8、的熔沸點從上到下為什么堿金屬單質(zhì)的熔沸點從上到下逐漸降低，而鹵素單質(zhì)的熔沸點從上到下卻逐漸降低，而鹵素單質(zhì)的熔沸點從上到下卻逐漸升高？逐漸升高？三、金屬晶體的原子堆積模型三、金屬晶體的原子堆積模型1 1、幾個概念、幾個概念u緊密堆積：緊密堆積：微粒之間的作用力使微粒間盡微粒之間的作用力使微粒間盡可能的相互接近，使它們占有最小的空間可能的相互接近，使它們占有最小的空間u配位數(shù)：配位數(shù)：在晶體中與每個微粒緊密相鄰的在晶體中與每個微粒緊密相鄰的微粒個數(shù)微粒個數(shù)u空間利用率：空間利用率：晶體的空間被微粒占滿的體晶體的空間被微粒占滿的體積百分數(shù)，用它來表示緊密堆積的程度積百分數(shù)，用它來表示緊密堆積的程度

9、2、金屬晶體的原子在二維平面堆積模型、金屬晶體的原子在二維平面堆積模型 金屬晶體中的原子可看成直徑相等的小球。金屬晶體中的原子可看成直徑相等的小球。將等徑圓球在一平面上排列，有兩種排布方將等徑圓球在一平面上排列，有兩種排布方式，按（式，按（b b）圖方式排列，圓球周圍剩余空隙）圖方式排列，圓球周圍剩余空隙最小，稱為密置層；按（最小，稱為密置層；按（a a）圖方式排列，剩）圖方式排列，剩余的空隙較大，稱為非密置層。余的空隙較大，稱為非密置層。（a a）非密置層）非密置層 （b b）密置層）密置層3、金屬晶體的原子在三維空間堆積模型、金屬晶體的原子在三維空間堆積模型簡單立方堆積（簡單立方堆積（Po

10、Po）簡單立方堆積簡單立方堆積體心立方堆積體心立方堆積鉀型（堿金屬）鉀型（堿金屬）體心立方堆積體心立方堆積配位數(shù)：配位數(shù)：8鎂型鎂型銅型銅型123456 第二層第二層 對第一層來講最緊密的堆積方式是將對第一層來講最緊密的堆積方式是將球?qū)是驅(qū)? 1，3 3，5 5 位。位。 ( ( 或?qū)驶驅(qū)?2 2，4 4，6 6 位，其位，其情形是一樣的情形是一樣的 ) )123456AB， 關(guān)鍵是第三層，對第一、二層來說，第三層關(guān)鍵是第三層，對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。可以有兩種最緊密的堆積方式。 下圖是此種六方下圖是此種六方緊密堆積的前視圖緊密堆積的前視圖ABABA第一種是

11、將球?qū)实谝粚拥那?。第一種是將球?qū)实谝粚拥那颉?23456于是每兩層形成一個周期，于是每兩層形成一個周期，即即 AB AB 堆積方式，形成堆積方式，形成六方緊密堆積六方緊密堆積。 配位數(shù)配位數(shù) 12 。 ( 同層同層 6，上下層各上下層各 3 )，空間利用率為，空間利用率為74%3 3、鎂型、鎂型第三層的第三層的另一種另一種排列方式，排列方式，是將球?qū)实谝粚拥氖菍⑶驅(qū)实谝粚拥?2，4，6 位位，不同于不同于 AB 兩層的位兩層的位置置，這是這是 C 層。層。123456123456123456123456此種立方緊密堆積的前視圖此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC 第四層再排第四層再排

12、 A，于是形于是形成成 ABC ABC 三層一個周三層一個周期。期。 得到面心立方堆積得到面心立方堆積。 配位數(shù)配位數(shù) 12 。( 同層同層 6， 上下層各上下層各 3 ) 面心立方面心立方: :銅型銅型 BCA鎂型鎂型銅型銅型金屬晶體的兩種最密堆積方式金屬晶體的兩種最密堆積方式堆積堆積模型模型采納這種堆積采納這種堆積的典型代表的典型代表空間利空間利用率用率配位數(shù)配位數(shù)晶胞晶胞簡單簡單立方立方52%6鉀型鉀型(bcp)K、Na、Fe68%8鎂型鎂型(hcp)Mg、Zn、Ti74%12銅型銅型(ccp)Cu, Ag, Au74%12Po (釙釙)1 1下列有關(guān)金屬元素特征的敘述中正確的是下列有關(guān)

13、金屬元素特征的敘述中正確的是（ ）A A金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性化性B B金屬元素在化合物中一定顯正價金屬元素在化合物中一定顯正價C C金屬元素在不同化合物中的化合價均不同金屬元素在不同化合物中的化合價均不同D D金屬金屬單質(zhì)的熔點總是高于分子晶體單質(zhì)的熔點總是高于分子晶體能力訓練能力訓練2 2、某些金屬晶體、某些金屬晶體(Cu、Ag、Au)的原子按面的原子按面心立方的形式緊密堆積，即在晶體結(jié)構(gòu)中可心立方的形式緊密堆積，即在晶體結(jié)構(gòu)中可以劃出一塊正立方體的結(jié)構(gòu)單元，金屬原子以劃出一塊正立方體的結(jié)構(gòu)單元，金屬原子處于正立方體的八個頂點和處于正立方體的八個頂點和六個側(cè)面上，試計