金屬鍵金屬晶體

金屬鍵金屬晶體課件第1頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四關于晶體常識的思考什么是晶體？什么是非晶體？晶體有什么特點和性質(zhì)？晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別是什么？第2頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四一、晶體的常識1．固體可分為晶體和非晶體兩類晶體：具有

的固體，非晶體：不具有

的固體。規(guī)則的幾何外形規(guī)則的幾何外形第3頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四說明：晶體自范性的本質(zhì)：是晶體中粒子微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。晶體自范性的條件之一：生長速率適當。了解晶體與非晶體的本質(zhì)差異自范性微觀結構晶體有（能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形）原子在三維空間里呈周期性有序排列非晶體沒有（不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形）原子排列相對無序第4頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四第5頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四2、晶體的分類晶體離子型晶體

原子型晶體

分子型晶體

金屬型晶體

混合型晶體3、晶體形成的途徑：（1）熔融態(tài)物質(zhì)凝固（2）氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝華（3）溶質(zhì)從溶液中析出。第6頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四經(jīng)不同途徑得到的晶體第7頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四4、晶體的特性有規(guī)則的幾何外形有固定的熔沸點各向異性（強度、導熱性、光學性質(zhì)等）第8頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四一、金屬鍵——電子氣理論（1）定義：金屬陽離子與自由電子間的強烈的相互作用。（2）成鍵的微粒：金屬陽離子和自由電子（3）特點：無方向性和飽和性，是除了離子鍵和共價鍵的另一種化學鍵。第9頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四金屬為什么易導電？在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子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就會發(fā)生定向運動，因而形成電流，所以金屬容易導電。1、金屬晶體結構與金屬導電性的關系用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)第10頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四金屬為什么會導熱?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。當金屬某部分受熱時，那個區(qū)域里的自由電子能量增加，運動速度加快，通過碰撞，把能量傳給金屬離子。金屬容易導熱，是由于自由電子運動時與金屬離子碰撞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。3、金屬晶體結構與金屬導熱性的關系第11頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四金屬為什么具有較好的延展性？

金屬晶體中由于金屬離子與自由電子間的相互作用沒有方向性，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，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不易斷裂。4、金屬晶體結構與金屬延展性的關系第12頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四5、金屬晶體結構具有金屬光澤和顏色由于自由電子可吸收所有頻率的光，然后很快釋放出各種頻率的光，因此絕大多數(shù)金屬具有銀白色或鋼灰色光澤。而某些金屬（如銅、金、銫、鉛等）由于較易吸收某些頻率的光而呈現(xiàn)較為特殊的顏色。當金屬成粉末狀時，金屬晶體的晶面取向雜亂、排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以成黑色。第13頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四金屬鍵的強弱與金屬熔點、硬度的關系(2)金屬鍵的強弱:可以用金屬的原子化熱來衡量。①金屬的原子化熱：指1mol金屬固體完全氣化成相互遠離的氣態(tài)原子時吸收的能量。原子化熱可通過實驗測量。金屬原子化熱越大，所以其金屬鍵越強。（但金屬性越弱）②影響金屬鍵的強弱的主要因素：金屬元素的原子半徑、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目。P33表3-1﹤第14頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四一般而言，金屬元素的原子半徑越小、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多(電荷密度越大），金屬鍵越強，金屬晶體的硬度越大，熔沸點越高。但金屬性越弱如：金屬鍵的比較：Na<Mg<AlLi>Na>K>Rb>Cs熔點最低的金屬：汞（常溫時成液態(tài)）熔點很高的金屬：鎢（3410℃）第15頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四資料金屬之最熔點最低的金屬是--------汞熔點最高的金屬是--------鎢密度最小的金屬是--------鋰密度最大的金屬是--------鋨硬度最小的金屬是--------銫硬度最大的金屬是--------鉻最活潑的金屬是----------銫最穩(wěn)定的金屬是----------金延性最好的金屬是--------鉑展性最好的金屬是--------金第16頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四練習：1、金屬晶體的形成是因為晶體中存在（）

A.金屬離子間的相互作用

B．金屬原子間的相互作用

C.金屬離子與自由電子間的相互作用

D.金屬原子與自由電子間的相互作用2、金屬能導電的原因是（）

A.金屬晶體中金屬陽離子與自由電子間的相互作用較弱

B．金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動

C．金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動

D．金屬晶體在外加電場作用下可失去電子

第17頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四3.金屬的下列性質(zhì)與金屬鍵無關的是()A.金屬不透明并具有金屬光澤

B.金屬易導電、傳熱

C.金屬具有較強的還原性

D.金屬具有延展性4.能正確描述金屬通性的是()A.易導電、導熱

B.具有高的熔點

C.有延展性

D.具有強還原性第18頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四5.下列生活中的問題，不能用金屬鍵知識解釋的是（）

A.

用鐵制品做炊具B.用金屬鋁制成導線

C.用鉑金做首飾D.鐵易生銹6、下列敘述正確的是（）

A.任何晶體中，若含有陽離子也一定含有陰離子

B．原子晶體中只含有共價鍵

C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價鍵

D．分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學鍵第19頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四三、金屬晶體的堆積方式1、晶胞：晶體中重復出現(xiàn)的最基本的結構單元。研究晶體的結構只需研究其晶胞的結構。2、金屬晶體的原子堆積方式平面內(nèi)（二維空間）

（a）非密置層

（b）密置層第20頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四3、在三維空間，將密置層和非密置層按一定的方式堆積，就得到了金屬晶體的4種基本空間堆積方式。（1）簡單立方堆積（Po）第21頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（2）體心立方堆積這是非密置層另一種堆積方式，將上層金屬填入下層金屬原子形成的凹穴中,得到的是體心立方堆積。第22頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四123456第二層：對第一層來講最緊密的堆積方式是將球對準1，3，5位。(或對準2，4，6位，其情形是一樣的)123456AB，

關鍵是第三層，對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。思考：密置層的堆積方式有哪些？第23頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四

上圖是此種六方堆積的前視圖ABABA

第一種：將第三層球對準第一層的球123456

于是每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式，形成六方堆積。（3）六方堆積第24頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四六方密堆積

配位數(shù)12

(同層6，上下層各3

)第25頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四

第三層的另一種排列方式，是將球對準第一層的

2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是C層。123456123456123456第26頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC

第四層再排A，于是形成ABCABC三層一個周期。這種堆積方式可劃分出面心立方晶胞。

（3）.面心立方堆積

配位數(shù)12

(同層6，上下層各3

)第27頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四面心立方最密堆積分解圖第28頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞簡單立方Po52%6體心立方(鉀型）Na、K、Fe68%8六方堆積（鎂型）Mg、Zn、Ti74%12面心立方（銅型）Cu、Ag、Au74%12總結：金屬晶體的幾種典型堆積模型第29頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四第30頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四第31頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四第32頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四在立方體頂點的微粒為8個晶胞共有，在面心的為2個晶胞共有。

微粒數(shù)為：在立方體頂點的微粒為8個晶胞共享，處于體心的金屬原子全部屬于該晶胞。

微粒數(shù)為：(1)體心立方：(2)面心立方：第33頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四石墨晶體的層狀結構，層內(nèi)為平面正六邊形結構（如圖），試回答下列問題：（1）圖中平均每個正六邊形占有C原子數(shù)為____個、占有的碳碳鍵數(shù)為____個。碳原子數(shù)目與碳碳化學鍵數(shù)目之比為_______。（3）第34頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（4）三棱柱晶胞結構如圖所示，則頂點上原子被______個晶胞共有,側棱上的原子被_______個晶胞所共有，頂面棱上的原子被_______個晶胞所共有思考:如果晶胞結構為六棱柱,結果如何?第35頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四合金(1)定義：把兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金。例如，黃銅是銅和鋅的合金（含銅67%、鋅33%）；青銅是銅和錫的合金（含銅78%、錫22%）；鋼和生鐵是鐵與非金屬碳的合金。故合金可以認為是具有金屬特性的多種元素的混合物。第36頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四(2)合金的特性

①合金的熔點比其成分中單個金屬的熔點低②具有比各成分金屬更好的硬度、強度和機械加工性能。

③耐腐蝕性增強第37頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四練習部分1、如某晶體是右圖六棱柱狀晶胞，則晶胞中的原子數(shù)是___________第38頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四2、已知X、Y、Z三種元素組成的化合物是離子晶體，其晶胞如圖所示，則下面表示該化合物的化學式正確的是()A．ZXY3

B．ZX2Y