金屬晶體與離子晶體課件

BYYUSHEN選修三晶體結構與性質金屬晶體與離子晶體思考1:從上述的金屬的應用來說，金屬有哪些共同的物理性質呢?一、金屬共同的物理性質比較易導電、導熱、有延展性、有金屬的光澤等思考2:金屬為什么具有這些共同性質呢?二、金屬的結構1、電子氣理論：由于金屬原子的最外層電子數比較少,容易失去電子形成為金屬離子,金屬原子釋放出的價電子不專門屬于某個特定的金屬離子,而為許多的金屬離子所共有,并在整個金屬中自由運動,這些電子又稱之為自由電子。金屬脫落下來的價電子幾乎均勻分布在整個晶體中，像遍布整塊金屬的“電子氣”，從而把所有金屬原子維系在一起。組成粒子：金屬陽離子和自由電子3、金屬晶體：通過金屬鍵結合形成的單質晶體。金屬單質和合金都屬于金屬晶體微粒間作用力：金屬鍵2、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）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金屬中自由流動，使得金屬呈現出特有的屬性。4、電子氣理論對金屬的物理性質的解釋在金屬晶體中，充滿著帶負電的“電子氣”（自由電子），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：Ag、Cu、Al⑴金屬導電性的解釋晶體類型電解質金屬晶體導電時的狀態(tài)導電粒子導電時發(fā)生的變化導電能力隨溫度的變化水溶液或

熔融狀態(tài)下晶體狀態(tài)自由移動的離子自由電子思考：電解質在熔化狀態(tài)或溶于水能導電，這與金屬導電的本質是否相同？化學變化物理變化增強減弱“電子氣”（自由電子）在運動時經常與金屬離子碰撞，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“電子氣”（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?！半娮託狻保ㄗ杂呻娮樱┰跓岬淖饔孟屡c金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。⑵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之間潤滑劑的作用，所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，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變金屬鍵不易斷裂。因此，金屬都有良好的延展性。⑶金屬延展性的解釋自由電子+金屬離子金屬原子錯位+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++導電性導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【總結】金屬晶體的結構與性質的關系

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、晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以成黑色。（4）金屬光澤和顏色金屬陽離子所帶電荷越多、離子半徑越小，金屬鍵越強。一般情況下，金屬晶體熔點由金屬鍵強弱決定。金屬鍵越強，熔點就相應越高，硬度也越大。影響金屬鍵強弱的因素：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，晶體的熔沸點就越高，反之越低。（5）熔點和沸點【思考4】已知堿金屬元素的熔沸點隨原子序數的增大而遞減，試用金屬鍵理論加以解釋。

【思考5】試判斷鈉、鎂、鋁三種金屬熔沸點和硬度的大小。

同周期元素，從左到右，價電子數依次增大，原子（離子）半徑依次減弱，則單質中所形成金屬鍵依次增強，故鈉、鎂、鋁三種金屬熔沸點和硬度的大小順序是：鈉＜鎂＜鋁。同主族元素價電子數相同（陽離子所帶電荷數相同），從上到下，原子（離子）半徑依次增大，則單質中所形成金屬鍵依次減弱，故堿金屬元素的熔沸點隨原子序數的增大而遞減。1、金屬晶體熔點變化較大，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弱有密切關系．熔點最低的金屬：汞（常溫時成液態(tài)）；熔點很高的金屬：鎢（3410℃）；鐵的熔點：1535℃2、一般情況下，金屬晶體熔點由金屬鍵強弱決定：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，熔點就相應越高，硬度也越大。但金屬性越弱如：KNaMgAlLiNaKRbCs﹥﹥﹥﹥﹤﹤﹤金屬晶體熔點變化規(guī)律熔點最低的金屬是--------汞[-38.87℃]熔點最高的金屬是--------鎢[3410℃]密度最小的金屬是--------鋰[0.53g/cm3]密度最大的金屬是--------鋨[22.57g/cm3]硬度最小的金屬是--------銫[0.2]硬度最大的金屬是--------鉻[9.0]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[鉑絲直徑：mm]展性最好的金屬是--------金[金箔厚：mm]金屬之最晶體類型共價晶體分子晶體金屬晶體概念作用力構成微粒物理性質熔沸點硬度導電性實例共價鍵范德華力金屬鍵原子分子金屬陽離子和自由電子很高很低差別較大很大很小差別較大無（硅為半導體）無導體相鄰原子之間以共價鍵相結合而成具有空間網狀結構的晶體分子間以范德華力相結合而成的晶體通過金屬鍵形成的晶體金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅

Ar、S等Au、Fe、Cu、鋼鐵等知識回顧：三種晶體類型與性質的比較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CB練習金屬鍵的特征：自由電子可以在整塊金屬中自由移動，因此金屬鍵沒有方向性和飽和性。金屬鍵的本質：金屬鍵“電子氣理論”(自由電子理論)金屬原子脫落來的價電子形成遍布整個晶體的“電子氣”,被所有原子所共用，從而把所有的原子維系在一起。金屬陽離子和自由電子。存在于金屬單質和合金中。金屬鍵的成鍵微粒：小結+11+17+17+11Na+Cl-NaClCl-Na+2Na+Cl2==2NaCl強堿、活潑金屬氧化物、大部分的鹽類。1、定義：由陽離子和陰離子通過離子鍵結合而成的晶體。2、成鍵粒子：陰、陽離子3、相互作用力：離子鍵

4、常見的離子晶體：二、離子晶體判斷正誤：1、離子晶體一定是離子化合物。2、含有離子的晶體一定是離子晶體。3、離子晶體中只含離子鍵。4、離子晶體中一定含金屬陽離子。5、由金屬元素與非金屬元素組成的晶體一定是離子晶體?！痢獭痢痢僚湮粩担弘x子晶體中，一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數目?？s寫為C.N.。Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+可見：在NaCl晶體中，鈉離子、氯離子按一定的規(guī)律在空間排列成立方體。（1）氯化鈉型晶胞5、晶胞類型：①鈉離子和氯離子位于立方體的頂角上，并交錯排列。②鈉離子：體心和棱中點；氯離子：面心和頂點，或者反之。A、鈉離子和氯離子的位置：思考：與Na+等距離且最近的Na+

、Cl-

各有幾個？計算方法：均攤法頂點占1/8；棱占1/4；面心占1/2；體心占1與Na+等距離且最近的Na+

有：12個與Na+等距離且最近的Cl-有：6個B、每個晶胞含鈉離子、氯離子的個數---Cl----Na+NaCl的晶體結構模型（2）氯化銫型晶胞---Cs+---Cl-CsCl的晶體結構及晶胞構示意圖（1）銫離子和氯離子的位置：銫離子：體心氯離子：頂點；或者反之。（2）每個晶胞含銫離子、氯離子的個數銫離子：1個；氯離子：1個（3）與銫離子等距離且最近的銫離子、氯離子各有幾個？銫離子：6個；氯離子：8個CsCl晶胞（2）離子晶體硬而脆。（3）離子晶體不導電，熔化或溶于水后能導電（4）大多數離子晶體易溶于極性溶劑（H2O),難溶于非極性溶劑

（如汽油，苯，CCl4)（1）離子晶體具有較高的熔點，沸點，難揮發(fā)。一般說來，陰陽離子的電荷數越大，離子半徑越小，則離子鍵越強，離子晶體的熔沸點越高。如：熔點MgO>NaClKF>KCl>KBr>KI6、離子晶體的物理性質離子晶體共價晶體分子晶體金屬晶體存在微粒陰陽離子原子分子金屬離子、自由電子微粒間作用離子鍵共價鍵范德華力金屬鍵主要性質硬而脆，易溶于極性溶劑，熔化時能夠導電，溶沸點高質地硬，不溶于大多數溶劑，導電性差，熔沸點很高硬度小，水溶液能夠導電，溶沸點低金屬光澤，是電和熱的良導體，熔沸點高或低實例食鹽晶體金剛石氨、氯化氫鎂、鋁各種晶體類型的比較1、若晶體類型不同，一般情況下：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體。2、若晶體類型相同，則有：⑴離子晶體中，結構相似時，離子半徑越小，離子電荷越高，離子鍵就越強，熔點就越高。⑵共價晶體中，結構相似時，原子半徑越小，共價鍵鍵長越短，鍵能越大，熔點越高。⑶分子晶體中（不含氫鍵時），分子組成和結構相似時，相對分子質量越大，范德華力就越強，熔點就越高。⑷金屬晶體中，離子半徑越小，離子電荷越高，金屬鍵就越強，熔點就越高。合金的熔點比它的各成分金屬的熔點低。物質的熔點與晶體類型的關系總結歸納1、下表列出了有關晶體的知識，其中錯誤的是（）2、下列物質的晶體，按其熔點由低到高的排列順序正確的是（）A．NaCl、SiO2、CO2

B．NaCl、CO2、SiO2C．NaCl、MgO、SiO2

D．NaCl、SiO2、MgO

3、用離子的電荷和半徑解釋下列離子晶體熔點高低的順序。（1）MgO＞KCl（2）MgO＞SrS（3）NaF＞NaCl＞NaBrABCD晶體硫化鉀干冰金剛石碘組成晶體的微粒陰陽離子分子原子分子晶體微粒間存在的作用力離子鍵共價鍵共價鍵范德華力BC練習三、過渡晶體與混合型晶體練習：如圖所示，在石墨晶體的層狀結構中，每一個最小的碳環(huán)完全擁有碳原子數為

，每個C完全擁有C－C數為

。石墨中C－C夾角為：120°，

C－C鍵長：1.42×10－10m層間距：3.35×10－10m空間層狀結構空間結構