化學(xué)：第3章第3節(jié)金屬晶體優(yōu)化課件(人教版選修3).ppt

第三節(jié) 金屬晶體,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.了解金屬鍵的含義“電子氣”理論。 2.能用金屬鍵理論解釋金屬的物理性質(zhì)。 3.了解金屬晶體的原子堆積模型。,課堂互動講練,課前自主學(xué)案,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第三節(jié) 金屬晶體,課前自主學(xué)案,一、金屬鍵與金屬晶體 1金屬鍵 (1)概念：金屬原子脫落下來的_形成遍布整塊晶體的“_”，被所有原子共用，從而把所有_維系在一起。 (2)成鍵微粒是_和_。,價電子,電子氣,金屬原子,金屬陽離子,自由電子,思考感悟 1試分析比較金屬鍵和共價鍵、離子鍵的異同點(diǎn)。 【提示】 相同點(diǎn)：三種化學(xué)鍵都是微粒間的電性作用。 不同點(diǎn)：共價鍵是相鄰兩原子間的共用電子對；離子鍵是原子得失電子形成陰、陽離子，陰、陽離子間產(chǎn)生靜電作用；金屬鍵是金屬離子與自由電子的靜電引力、金屬離子之間的電性斥力的綜合作用。,2金屬晶體 (1)在金屬晶體中，原子間以_相結(jié)合。 (2)金屬晶體的性質(zhì)：優(yōu)良的_、_和_。,金屬鍵,導(dǎo)電性,導(dǎo)熱性,延展性,(3)用電子氣理論解釋金屬的性質(zhì)。,相對滑動,排列方式,定向移動,思考感悟 2(1)金屬晶體都是純凈物嗎？ (2)金屬導(dǎo)電與電解質(zhì)溶液導(dǎo)電有什么區(qū)別？ 【提示】 (1)金屬晶體包括金屬單質(zhì)及其合金。 (2)金屬導(dǎo)電的微粒是電子，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的微粒是陽離子和陰離子；金屬導(dǎo)電過程不生成新物質(zhì)，屬物理變化，而電解質(zhì)導(dǎo)電的同時要在陰、陽兩極生成新物質(zhì)，屬于化學(xué)變化，故二者導(dǎo)電的本質(zhì)是不同的。,二、金屬晶體的原子堆積模型 1二維空間模型 (1)非密置層 配位數(shù)為_，如圖所示：,4,(2)密置層 配位數(shù)為_，如圖所示：,6,2三維空間模型 (1)非密置層在三維空間堆積 簡單立方堆積 相鄰非密置層原子的原子核在_的堆積，空間利用率太低，只有金屬_采用這種堆積方式。,同一直線上,Po,體心立方堆積 將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中，并使非密置層的原子稍稍分離。這種堆積方式所得的晶胞是一個含有兩個原子的立方體，一個原子在立方體的_，另一個原子在立方體的_，其空間的利用率比簡單立方堆積_，堿金屬屬于這種堆積方式。,頂角,中心,高,(2)密置層在三維空間堆積 六方最密堆積 如圖所示，按ABABABAB的方式堆積。,面心立方最密堆積 如圖所示，按ABCABCABC的方式堆積。,思考感悟 3金屬晶體采用密堆積的原因是什么？ 【提示】 由于金屬鍵沒有飽和性和方向性，金屬原子能從各個方向互相靠近，從而導(dǎo)致金屬晶體最常見的結(jié)構(gòu)形式是堆積密度大，原子配位數(shù)高，能充分利用空間。,課堂互動講練,1概念 金屬原子失去部分或全部外圍電子形成的金屬陽離子與自由電子之間存在著強(qiáng)烈的相互作用，叫金屬鍵。 2金屬鍵強(qiáng)弱的比較 金屬鍵的強(qiáng)度主要決定于金屬元素的原子半徑和價電子數(shù)，原子半徑越大，價電子數(shù)越少，金屬鍵越弱，原子半徑越小，價電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)。,3金屬鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響 金屬原子的價電子越多，原子半徑越小，金屬離子與自由電子的作用力越強(qiáng)，金屬鍵越強(qiáng)，晶體的熔、沸點(diǎn)越高。 特別提醒：金屬晶體的熔點(diǎn)差別很大，有的在常溫下是液體，而鐵、鎢等金屬熔點(diǎn)很高。這是金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽離子與自由電子的作用力不同而造成的差別。,(2011年武漢高二檢測)下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯誤的是( ) A金屬鍵沒有飽和性和方向性 B金屬鍵是金屬陽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),【解析】 金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“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，故金屬鍵無飽和性和方向性；金屬鍵中的電子屬于整塊金屬共用；金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間的強(qiáng)烈作用，既包括金屬陽離子與自由電子之間的靜電吸引作用，也存在金屬陽離子之間及自由電子之間的靜電排斥作用；金屬的性質(zhì)及固體的形成都與金屬鍵強(qiáng)弱有關(guān)。 【答案】 B,D金屬晶體具有良好的延展性，是因?yàn)榻饘倬w中的原子層可以滑動而不破壞金屬鍵 解析：選A。金屬具有金屬光澤是金屬中的自由電子吸收了可見光，又把各種波長的光再發(fā)射出來，因此金屬一般顯銀白色。金屬導(dǎo)電性正是由于金屬原子之間共享了價電子，才使得金屬晶體中有了自由移動的電子，也才能在外電場的作用下使電子作定向移動形成電流。C和D均正確。,1金屬晶體的性質(zhì) (1)導(dǎo)電性 金屬晶體中存在許多自由電子，這些自由電子的運(yùn)動是沒有方向性的，但在外加電場的作用下，自由電子就會發(fā)生定向移動形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。 (2)導(dǎo)熱性 自由電子在運(yùn)動時與金屬離子碰撞而引起能量的交換，從而使能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。,(3)延展性 大多數(shù)金屬具有較好的延展性，與金屬離子和自由電子之間的較強(qiáng)作用有關(guān)。當(dāng)金屬受到外力時，晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動，由于金屬離子與自由電子之間的相互作用沒有方向性，受到外力后，相互作用沒有被破壞，金屬雖然發(fā)生了形變但不會導(dǎo)致斷裂。,(4)顏色 由于金屬原子以最緊密堆積狀態(tài)排列，內(nèi)部存在自由電子，所以當(dāng)光輻射到它的表面上時，自由電子可以吸收所有頻率的光，然后很快釋放出各種頻率的光，這就使得絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)銀灰色以至銀白色光澤。而金屬在粉末狀態(tài)時，金屬的晶面取向雜亂，晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色。,2金屬熔、沸點(diǎn)高低的比較 (1)同周期金屬單質(zhì)，從左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸點(diǎn)升高。 (2)同主族金屬單質(zhì)，從上到下(如堿金屬)熔、沸點(diǎn)降低。 (3)合金的熔、沸點(diǎn)比其各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低。 (4)金屬晶體熔點(diǎn)差別很大，如汞常溫為液體，熔點(diǎn)很低(38.9 )，而鐵等金屬熔點(diǎn)很高(1535 )。,3金屬晶體的原子堆積模型,特別提醒：(1)金屬晶體在受外力作用下，各層之間發(fā)生相對滑動，但金屬鍵并沒有被破壞； (2)金屬晶體中只有金屬陽離子，無陰離子； (3)原子晶體的熔點(diǎn)不一定都比金屬晶體的高，如金屬鎢的熔點(diǎn)就高于一般的原子晶體； (4)分子晶體的熔點(diǎn)不一定就比金屬晶體的低，如汞常溫下是液體，熔點(diǎn)很低。,物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論指出：金屬晶體中金屬離子與自由電子之間的強(qiáng)烈相互作用，叫金屬鍵。金屬鍵越強(qiáng)，其金屬的硬度越大，熔、沸點(diǎn)越高。根據(jù)研究表明，一般來說，金屬原子半徑越小，價電子數(shù)越多，則金屬鍵越強(qiáng)。由此判斷下列說法錯誤的是( ) A鎂的硬度大于鋁 B鎂的熔、沸點(diǎn)高于鈣 C鎂的硬度大于鉀 D鈣的熔、沸點(diǎn)高于鉀,【思路點(diǎn)撥】 解答本題時要注意以下兩點(diǎn)： (1)金屬晶體熔、沸點(diǎn)高低決定于金屬鍵的強(qiáng)弱。 (2)金屬陽離子所帶電荷越多，半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)。 【解析】 此題考查的是金屬晶體的性質(zhì)，如硬度和熔、沸點(diǎn)的比較。比較依據(jù)：看價電子數(shù)和原子半徑，價電子數(shù)：MgK，KAl，MgCa，綜合分析，鎂的硬度小于鋁；鎂的熔、沸點(diǎn)高于鈣；鎂的硬度大于鉀；鈣的熔、沸點(diǎn)高于鉀。故A錯誤。 【答案】 A,【規(guī)律方法】 金屬晶體的熔點(diǎn)變化規(guī)律 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 )，而鐵等金屬熔點(diǎn)很高(1535 )。這是由于金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽離子與自由電子的作用力不同而造成的差別。,(1)一般情況下(同類型的金屬晶體)，金屬晶體的熔點(diǎn)由金屬陽離子半徑、所帶的電荷數(shù)、自由電子的多少決定。 陽離子半徑越小，所帶的電荷數(shù)越多，自由電子越多，相互作用力就越大，熔點(diǎn)就會相應(yīng)升高。例如：熔點(diǎn)KNaKRbCs。 (2)一般合金的熔、沸點(diǎn)比各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低。,變式訓(xùn)練2