第三節(jié)金屬晶體課件

第三節(jié)金屬晶體課件第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)目標(biāo)

知識與能力1、了解金屬的性質(zhì)和形成原因2、掌握金屬鍵的本質(zhì)——“電子氣理論”3、能用電子氣理論和金屬晶體的有關(guān)知識解釋金屬的性質(zhì)教學(xué)重點(diǎn)：金屬具有共同物理性質(zhì)的解釋。教學(xué)難點(diǎn)：金屬鍵和電子氣理論。第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月離子晶體、分子晶體、原子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的比較

晶體類型分子晶體原子晶體結(jié)構(gòu)粒子間的作用力性質(zhì)硬度溶、沸點(diǎn)導(dǎo)電溶解性構(gòu)成晶體粒子分子原子分子間作用力共價鍵結(jié)構(gòu)、性質(zhì)較小較大較低很高固態(tài)和熔融狀態(tài)都不導(dǎo)電不導(dǎo)電相似相溶難溶于常見溶劑復(fù)習(xí)提問第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月Ti金屬樣品第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

一、金屬共同的物理性質(zhì)容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等。金屬為什么具有這些共同性質(zhì)呢?二、金屬的結(jié)構(gòu)第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）構(gòu)成粒子：（2）粒子間作用力：金屬陽離子和自由電子金屬離子和自由電子之間的較強(qiáng)作用——金屬鍵（電子氣理論）金屬晶體：通過金屬鍵作用形成的單質(zhì)晶體金屬鍵：金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用力。（1）金屬鍵強(qiáng)弱的判斷的方法：金屬陽離子所帶電荷數(shù)越多，半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)。（2）金屬鍵沒用方向性和飽和性。（3）金屬鍵的本質(zhì)——“電子氣理論”第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月【討論1】1、金屬為什么易導(dǎo)電？2、金屬導(dǎo)電與電解質(zhì)在熔融狀態(tài)下的導(dǎo)電，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電有什么不同？

三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系1、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系

金屬導(dǎo)電是有自由移動的電子，而電解質(zhì)在融熔狀態(tài)下和溶液中導(dǎo)電是有自由移動的離子。在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子的運(yùn)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(yùn)動，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月【討論2】1、金屬為什么易導(dǎo)熱？2、金屬晶體導(dǎo)熱過程中粒子運(yùn)動情況如何？3、這些粒子通過什么方式傳遞熱量？4、熱量傳遞的方向及最后整個金屬晶體溫度高低情況怎樣？

自由電子在運(yùn)動時經(jīng)常與金屬離子碰撞，引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某部分受熱時，那個區(qū)域里的自由電子能量增加，運(yùn)動速度加快，通過碰撞，把能量傳給金屬離子。金屬容易導(dǎo)熱，是由于自由電子運(yùn)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(dá)到相同的溫度。2、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月【討論3】1、金屬為什么具有較好的延展性？2、金屬鍵在金屬延展過程中是否發(fā)生斷裂？

3、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系原子晶體受外力作用時，原子間的位移必然導(dǎo)致共價鍵的斷裂，因而難以鍛壓成型，無延展性。而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。第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月【總結(jié)】金屬晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系

導(dǎo)電性導(dǎo)熱性延展性金屬離子和自由電子自由電子在外加電場的作用下發(fā)生定向移動自由電子與金屬離子碰撞傳遞熱量晶體中各原子層相對滑動仍保持相互作用第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月4、金屬晶體結(jié)構(gòu)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(dāng)金屬成粉末狀時，金屬晶體的晶面取向雜亂、晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以成黑色。第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月四.金屬晶體熔點(diǎn)變化規(guī)律1、金屬晶體熔點(diǎn)變化較大，與金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽離子與自由電子之間的金屬鍵的強(qiáng)弱有密切關(guān)系．熔點(diǎn)最低的金屬：汞（常溫時成液態(tài)）熔點(diǎn)很高的金屬：鎢（3410℃）鐵的熔點(diǎn)：1535℃2、一般情況下，金屬晶體熔點(diǎn)由金屬鍵強(qiáng)弱決定：金屬陽離子半徑越小，所帶電荷越多，自由電子越多，金屬鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)就相應(yīng)越高，硬度也越大。但金屬性越弱如：KNaMgAlLiNaKRbCs﹥﹥﹥﹥﹤﹤﹤第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月資料金屬之最熔點(diǎn)最低的金屬是--------汞熔點(diǎn)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13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：三種晶體類型與性質(zhì)的比較晶體類型原子晶體分子晶體金屬晶體概念相鄰原子之間以共價鍵相結(jié)合而成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體分子間以范德華力相結(jié)合而成的晶體通過金屬鍵形成的晶體作用力共價鍵范德華力金屬鍵構(gòu)成微粒原子分子金屬陽離子和自由電子物理性質(zhì)熔沸點(diǎn)很高很低差別較大硬度很大很小差別較大導(dǎo)電性無（硅為半導(dǎo)體）無導(dǎo)體實(shí)例金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅Ar、S等Au、Fe、Cu、鋼鐵等第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬晶體的形成是因?yàn)榫w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金屬能導(dǎo)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練習(xí)CB第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月下列敘述正確的是（）

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(xué)鍵為什么堿金屬單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下逐漸降低，而鹵素單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下卻升高？B練習(xí)第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)金屬晶體《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》第三章第三節(jié)

第二課時第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)目標(biāo)

知識與能力1、掌握金屬晶體的四種原子堆積模型2、能找出金屬晶體的四種基本堆積模型的配位數(shù)，能計算空間利用率。

4、教學(xué)重點(diǎn)：金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式教學(xué)難點(diǎn)：金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式及空間利用率的計算第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬晶體的原子堆積模型（1）幾個概念

緊密堆積：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

配位數(shù)：在晶體中與每個微粒緊密相鄰的微粒個數(shù)

空間利用率：晶體的空間被微粒占滿的體積百分?jǐn)?shù)，用它來表示緊密堆積的程度第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬原子在二維空間（平面）上有二種排列方式二、金屬晶體的原子堆積模型

（a）非密置層

（b）密置層

金屬晶體可以看成金屬原子在三維空間中堆積而成.那么,非密置層在三維空間里堆積有幾種方式？請比較不同方式堆積時金屬晶體的配位數(shù)、原子的空間利用率、晶胞的區(qū)別。配位數(shù)=4配位數(shù)=6思考與交流第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月晶胞的形狀是什么？含幾個原子？第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月簡單立方堆積第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1、簡單立方堆積[Po]配位數(shù)：空間占有率：每個晶胞含原子數(shù)：6152%第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2、體心立方堆積-----鉀型金屬晶體的堆積方式──體心立方堆積

非密置層的另一種堆積是將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中（IA，VB，VIB）第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月配位數(shù)：空間占有率：每個晶胞含原子數(shù)：868%2第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月空間利用率計算例1：計算體心立方晶胞中金屬原子的空間利用率。

解：體心立方晶胞：中心有1個原子，8個頂點(diǎn)各1個原子，每個原子被8個晶胞共享。每個晶胞含有幾個原子:1+8×1/8=2

第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月空間利用率計算設(shè)原子半徑為r、晶胞邊長為a，根據(jù)勾股定理，得：2a2+a2=(4r)2空間利用率

=晶胞含有原子的體積/晶胞體積

100%

=第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月123456

第二層對第一層來講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)

1，3，5位。(或?qū)?zhǔn)2，4，6位，其情形是一樣的)123456AB，

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。思考：密置層的堆積方式有哪些？第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

下圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA

第一種是將第三層的球?qū)?zhǔn)第一層的球。123456

于是每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式，形成六方緊密堆積。

配位數(shù)

。(同層

，上下層各

。)1263第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

第二種是將第三層的球?qū)?zhǔn)第一層的

2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是C層。123456123456123456第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月123456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。得到面心立方堆積。

配位數(shù)

。(同層

，上下層各

)1263第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月鎂型[六方密堆積]3、按密置層的堆積方式的第一種：六方密堆積第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月配位數(shù)：空間占有率：每個晶胞含原子數(shù)：12（同層6個，上下層各3個）74%2鎂型[六方密堆積]（BeMgⅢBⅣBⅦB）第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月4、銅型[面心立方]按密置層的堆積方式的第二種：面心立方堆積第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月面心立方BCA第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月配位數(shù)：空間占有率：每個晶胞含原子數(shù)：銅型[面心立方]BCA12（同層6個，上下層各3個）74%4（ⅠBPbPdPt）第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：求面心立方晶胞的空間利用率.解：晶胞邊長為a，原子半徑為r.由勾股定理：a2+a2=(4r)2a=2.83r每個面心立方晶胞含原子數(shù)目：81/8+6?=4

=(44/3r3)/a3=(44/3r3)/(2.83r)

3100%=74%空間利用率計算第37頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)特征：在金屬晶體里，金屬陽離子有規(guī)則地緊密堆積，自由電子幾乎均勻分布在整個晶體中，不專屬哪幾個特定的金屬離子，而是被許多金屬離子共有。四、金屬晶體的熔點(diǎn)變化規(guī)律：（1）金屬晶體熔點(diǎn)變化差別較大。如汞在常溫下是液體，熔點(diǎn)很低（－38.9。C）。而鐵等金屬熔點(diǎn)