金屬晶體金屬鍵堆積方式.ppt

1、分子的密堆積,（與CO2分子距離最近的CO2分子共有12個(gè) ）,干冰的晶體結(jié)構(gòu)圖,10928,共價(jià)鍵,金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖,金剛石中每個(gè)C原子以sp3雜化，分別與4個(gè)相鄰的C 原子形成4個(gè)鍵，故鍵角為10928，每個(gè)C原子的配位數(shù)為4； 每個(gè)C原子均可與相鄰的4個(gè)C構(gòu)成實(shí)心的正四面體，向空間無(wú)限延伸得到立體網(wǎng)狀的金剛石晶體，在一個(gè)小正四面體中平均含有1+41/4 =2個(gè)碳原子； 在金剛石中最小的環(huán)是六元環(huán)，1個(gè)環(huán)中平均含有61/12=1/2個(gè)C原子，含C-C鍵數(shù)為61/6=1； 金剛石的晶胞中含有C原子為8個(gè)，內(nèi)含4個(gè)小正四面體，含有C-C鍵數(shù)為16。,180,10928,Si,O,共價(jià)鍵,

2、二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖,二氧化硅中Si原子均以sp3雜化，分別與4個(gè)O原子成鍵，每個(gè)O原子與2個(gè)Si原子成鍵； 晶體中的最小環(huán)為十二元環(huán)，其中有6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子，含有12個(gè)Si-O鍵；每個(gè)Si原子被12個(gè)十二元環(huán)共有，每個(gè)O原子被6個(gè)十二元環(huán)共有，每個(gè)Si-O鍵被6個(gè)十二元環(huán)共有；每個(gè)十二元環(huán)所擁有的Si原子數(shù)為61/12=1/2，擁有的O原子數(shù)為61/6=1，擁有的Si-O鍵數(shù)為121/6=2，則Si原子數(shù)與O原子數(shù)之比為1：2。,【總結(jié)】非金屬單質(zhì)是原子晶體還是分子晶體的判斷方法 （1）依據(jù)組成晶體的粒子和粒子間的作用判斷：原子晶體的粒子是原子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是共價(jià)鍵；分子晶體的粒子

3、是分子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是范德華力。 （2）記憶常見的、典型的原子晶體。 （3）依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷：原子晶體熔、沸點(diǎn)高，常在1000以上；分子晶體熔、沸點(diǎn)低，常在數(shù)百度以下至很低的溫度。 （4）依據(jù)導(dǎo)電性判斷：分子晶體為非導(dǎo)體，但部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電；原子晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體硅、晶體鍺是半導(dǎo)體。 （5）依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷：原子晶體硬度大，分子晶體硬度小且較脆。,晶體結(jié)構(gòu),幾種典型的晶體結(jié)構(gòu),高二化學(xué)（選修3）第三章,第三節(jié) 金屬晶體,Ti,Ti,金屬樣品,1、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?,2、金屬的結(jié)構(gòu),（1）定義：金屬

4、離子和自由電子之間的相互作用。,（2）成鍵微粒: 金屬陽(yáng)離子和自由電子 （3）鍵的存在: 金屬單質(zhì)和合金中 （4）方向性: 無(wú)方向性 （5）鍵的本質(zhì): 電子氣理論 金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。 （6）鍵的強(qiáng)弱:陽(yáng)離子半徑；所帶電荷 陽(yáng)離子所帶電荷多、半徑小金屬鍵強(qiáng)，熔沸點(diǎn)高,、金屬鍵,組成粒子：金屬陽(yáng)離子和自由電子 作用力：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： 概念：金屬陽(yáng)離子和自由電子通過(guò)金屬鍵作用形成的晶體,【討論1】 金屬為什么易導(dǎo)電？ 在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子

5、的運(yùn)動(dòng)是沒(méi)有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下自由電子就會(huì)發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。,3、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系,、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系,溶液或熔融液,固態(tài)或液態(tài),陰離子和陽(yáng)離子,自由電子,增強(qiáng),減弱,比較離子體導(dǎo)電與金屬晶體導(dǎo)電的區(qū)別：,【討論2】金屬為什么易導(dǎo)熱？,自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)，那個(gè)區(qū)域里的自由電子能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，通過(guò)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(dòng)時(shí)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。,、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬

6、導(dǎo)熱性的關(guān)系,【討論3】金屬為什么具有較好的延展性？ 原子晶體受外力作用時(shí)，原子間的位移必然導(dǎo)致共價(jià)鍵的斷裂，因而難以鍛壓成型，無(wú)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(méi)有方向性，各原子層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)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。,、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系,金屬的延展性,、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(shí)，金屬晶體的晶面取向雜亂、晶格

7、排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以成黑色。,4.金屬晶體熔點(diǎn)變化規(guī)律,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(yáng)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(shí)成液態(tài)） 熔點(diǎn)很高的金屬：鎢（3410） 鐵的熔點(diǎn)：1535 ,一般情況下，金屬晶體熔點(diǎn)由金屬鍵強(qiáng)弱決定： 金屬陽(yáng)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。 如：K Na Mg Al Li Na K Rb Cs,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

8、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,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(yáng)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(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng) C金屬晶體中的金屬陽(yáng)離子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng) D金屬晶體在外加電場(chǎng)作用下可失去電子,練習(xí),C,B,下列敘述正確的是（ ）A.任何晶體中，若含有陽(yáng)離子也一定含有陰離子B.原子晶體中只含有共價(jià)鍵 C.離

9、子化合物中只含有離子鍵，不含有共價(jià)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,B,B,4.下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯(cuò)誤的是 ( ) A.金屬鍵沒(méi)有方向性 B.金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電吸引作用 C.金屬鍵中的電子屬于整塊金屬 D.金屬的性質(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關(guān),5.下列有關(guān)金屬元素特性的敘述正確的是 A. 金屬原子只有還原性,金屬離子只有氧化性 B. 金屬元素在化合物中一定顯正化合價(jià) C. 金屬元素在不同化合物中化合價(jià)均不相同 D. 金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為晶體,B,6. 金屬的下列性質(zhì)與金屬鍵無(wú)關(guān)的是( ) A. 金屬不透明并具有金屬光澤 B. 金屬易

10、導(dǎo)電、傳熱 C. 金屬具有較強(qiáng)的還原性 D. 金屬具有延展性,C,7.能正確描述金屬通性的是 ( ) A. 易導(dǎo)電、導(dǎo)熱 B. 具有高的熔點(diǎn) C. 有延展性 D. 具有強(qiáng)還原性,AC,8. 下列生活中的問(wèn)題，不能用金屬鍵知識(shí)解釋的是 （ ） A. 用鐵制品做炊具 B. 用金屬鋁制成導(dǎo)線 C. 用鉑金做首飾 D. 鐵易生銹,D,9. 金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬價(jià)電子數(shù)的多少有關(guān)，價(jià)電子數(shù)越多金屬鍵越強(qiáng)；與金屬陽(yáng)離子的半徑大小也有關(guān)，金屬陽(yáng)離子的半徑越大，金屬鍵越弱。據(jù)此判斷下列金屬熔點(diǎn)逐漸升高的是 A. Li Na K B. Na Mg Al C. Li Be Mg D. Li Na Mg,B,二.金屬

11、晶體的原子堆積模型,（2）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。將等徑圓球在一平面上排列，有兩種排布方式，按左圖方式排列，剩余的空隙較大，稱為非密置層；按右圖方式排列，圓球周圍剩余空隙較小，稱為密置層 。,二維平面堆積方式,行列對(duì)齊,四球一空 非最緊密排列,行列相錯(cuò),三球一空 最緊密排列,密置層,非密置層,配位數(shù)：4,配位數(shù)：6,三維空間堆積方式,. 簡(jiǎn)單立方堆積,非密置層的三維堆積方式,晶胞內(nèi)原子數(shù)： 配位數(shù)： 空間利用率： 典型金屬：,立方晶胞,（釙）Po,52,6,1,Na、K、Cr、Mo、W等屬于體心立方堆積。,. 體心立方堆積（鉀型）,這是非密置層另

12、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。,. 體心立方堆積（鉀型）,晶胞內(nèi)原子數(shù)：2 配位數(shù)：8 空間利用率：68 典型金屬： K 、Na、Fe,體心立方晶胞,第一層 ：,三維空間堆積方式,密置層的三維堆積方式,第二層 ： 對(duì)第一層來(lái)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 ),關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來(lái)說(shuō)，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。,兩個(gè)密置層密置堆積,三個(gè)密置層密置堆積,六方堆積,面心立方 堆積,上圖是此種六方 堆積的前視圖,A,第一種： 將第三層球?qū)?zhǔn)第一層的球,于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即 AB

13、 AB 堆積方式，形成六方堆積。,配位數(shù) 12 ( 同層 6，上下層各 3 ),.六方堆積（鎂型）,鎂、鋅、鈦等屬于六方堆積,鎂型（AB型六方最密堆積）,鎂型晶胞的抽取,六方晶胞,晶胞內(nèi)原子數(shù)：2 配位數(shù)：12 空間利用率：74 典型金屬：Mg Zn Ti,此種立方緊密堆積的前視圖,A,第四層再排 A，于是形成 ABC ABC 三層一個(gè)周期。 這種堆積方式可劃分出面心立方晶胞。,配位數(shù) 12 ( 同層 6， 上下層各 3 ),.面心立方 堆積（銅型）,金、銀、銅、鋁等屬于面心立方堆積,銅型（面心立方最密堆積),1 ABC銅型面心立方晶胞的抽取,B,ABC ABC 形式的堆積，為什么是面心立方堆

14、積？我們來(lái)加以說(shuō)明。,空間利用率高為74 。,簡(jiǎn)單立方堆積, 體心立方堆積 體心立方晶胞, 六方堆積 六方晶胞,面心立方堆積 面心立方晶胞,堆積方式及性質(zhì)小結(jié),一種結(jié)晶形碳，有天然出產(chǎn)的礦物。鐵黑色至深鋼灰色。質(zhì)軟具滑膩感，可沾污手指成灰黑色。有金屬光澤。六方晶系，成葉片狀、鱗片狀和致密塊狀。密度2.25g/cm3，化學(xué)性質(zhì)不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強(qiáng)熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤(rùn)滑劑，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。,知識(shí)拓展石墨,石墨晶體結(jié)構(gòu),知識(shí)拓展石墨,石墨,1、石墨為什么很軟？ 2、石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高（高于金剛石）？,石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，容易滑動(dòng)，所以石墨很軟。,石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵，故熔沸點(diǎn)很高。金剛石的熔點(diǎn)是3550,石墨的熔點(diǎn)是36523697(升華)。石墨熔點(diǎn)高于金剛石。 石墨應(yīng)該是混合型晶體而金剛石是原子晶體。石墨晶體的熔點(diǎn)反而高于金剛石,似乎不可思議,但石墨晶體片層內(nèi)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)是1.421010m,金剛石晶體內(nèi)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)是1.551010m。同為共價(jià)鍵,鍵長(zhǎng)越小,鍵能越大，鍵越牢固,破壞它也就越難,也就需要提供更多的能量,故而熔點(diǎn)應(yīng)該更高。,正方：是原子晶體,同一層內(nèi)，碳原子 以共價(jià)鍵結(jié)合。,形