晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)金屬晶體課件PPT教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)金屬晶體課件晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)金屬晶體課件第1頁/共40頁容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等。容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等。思考與交流思考與交流1：金屬為什么具有這些共同性質(zhì)呢金屬為什么具有這些共同性質(zhì)呢?一、金屬共同的物理性質(zhì)一、金屬共同的物理性質(zhì)二、金屬的結(jié)構(gòu)二、金屬的結(jié)構(gòu)第2頁/共40頁組成微粒：組成微粒：作用力：作用力：金屬陽離子、自由電子金屬陽離子、自由電子金屬陽離子和自由電子之間的較強(qiáng)金屬陽離子和自由電子之間的較強(qiáng)作用作用 金屬鍵（金屬鍵（電子氣理論電子氣理論）金屬晶體：金屬晶體： 通過通過金屬鍵金屬鍵作用形成的單質(zhì)晶體。作用形成的單質(zhì)晶體。金屬鍵強(qiáng)

2、弱判斷金屬鍵強(qiáng)弱判斷: 陽離子所帶電荷多、半徑陽離子所帶電荷多、半徑小金屬鍵強(qiáng)，熔沸點(diǎn)小金屬鍵強(qiáng)，熔沸點(diǎn)高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。特征：無方向性特征：無方向性和飽和性和飽和性第3頁/共40頁【思考與交流思考與交流2】 金屬為什么易導(dǎo)電？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(dòng)是沒有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下子的運(yùn)動(dòng)是沒有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下自由電子自由電子就會(huì)就會(huì)發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)，因而形成電流，所以金，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。屬容易導(dǎo)電。晶體類型晶體類型離子晶體離子晶體金屬晶

3、體金屬晶體 導(dǎo)電時(shí)的狀態(tài)導(dǎo)電時(shí)的狀態(tài)導(dǎo)電粒子導(dǎo)電粒子晶體狀態(tài)晶體狀態(tài)自由移動(dòng)的離子自由移動(dòng)的離子自由電子自由電子比較離子晶體、金屬晶體導(dǎo)電的區(qū)別：比較離子晶體、金屬晶體導(dǎo)電的區(qū)別：三、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系三、金屬晶體結(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、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系第4頁/共40頁【思考與交流思考與交流3】金屬為什么易導(dǎo)熱？金屬為什么易導(dǎo)熱？ 自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬陽離子碰撞，引起兩自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬陽離子碰撞，引起兩者能量的交換。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)

4、動(dòng)速度加快，通過碰撞，把能量傳由電子能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，通過碰撞，把能量傳給金屬陽離子。給金屬陽離子。 金屬容易導(dǎo)熱，是由于金屬容易導(dǎo)熱，是由于自由電子運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬陽離自由電子運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬陽離子碰撞把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分子碰撞把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。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、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系第5頁/共40頁【思考與交流思考與交流4】金屬為什么具有較好的延展性？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)

5、鍵的斷裂，因而難以鍛壓成型，無延展性。價(jià)鍵的斷裂，因而難以鍛壓成型，無延展性。而金屬晶而金屬晶體中由于金屬陽離子與自由電子間的相互作用沒有方向體中由于金屬陽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(duì)滑動(dòng)以后，仍可保持這種相性，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?；プ饔茫蚨词乖谕饬ψ饔孟?，發(fā)生形變也不易斷裂。3、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系系自由電子自由電子+金屬離金屬離子子金屬原子金屬原子+第6頁/共40頁注意：注意：不同的金屬在某些性質(zhì)方面，如不同的金屬在某些性質(zhì)方面，如密度密度、硬

6、度硬度、熔點(diǎn)熔點(diǎn)等又表現(xiàn)出很大差別。這與金屬原子本身、晶體等又表現(xiàn)出很大差別。這與金屬原子本身、晶體中原子的排列方式等因素有關(guān)。中原子的排列方式等因素有關(guān)。例例1.金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在 （ ）A、金屬陽離子間的相互作用、金屬陽離子間的相互作用B、金屬原子間的相互作用、金屬原子間的相互作用 C、金屬陽離子與自由電子間的相互作用、金屬陽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、金屬原子與自由電子間的相互作用 例例2金屬能導(dǎo)電的原因是金屬能導(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、金屬晶體中金屬陽離子與自由電

7、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)、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離子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng)、金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場(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、金屬晶體在外加電場(chǎng)作用下可失去電子 BC第7頁/共40頁資資料料卡卡片片金屬之最金屬之最熔點(diǎn)最低的金屬是熔點(diǎn)最低的金屬是-汞汞熔點(diǎn)最高的金屬是熔點(diǎn)最高的金屬是-鎢鎢密度最小的金屬是密度最小的金屬是-鋰鋰密度最大的金屬是密度最大的金屬是-鋨鋨硬度最小的金屬是硬度最小的金屬是-銫銫硬度最大的金屬是硬度最大的金屬是-鉻鉻最活

8、潑的金屬是最活潑的金屬是-銫銫最穩(wěn)定的金屬是最穩(wěn)定的金屬是-金金延性最好的金屬是延性最好的金屬是-鉑鉑展性最好的金屬是展性最好的金屬是-金金第8頁/共40頁課后閱讀材料課后閱讀材料1超導(dǎo)體一類急待開發(fā)的材料超導(dǎo)體一類急待開發(fā)的材料 一般說來，金屬是電的良好導(dǎo)體（汞的很差）。一般說來，金屬是電的良好導(dǎo)體（汞的很差）。1911年荷蘭物理學(xué)家年荷蘭物理學(xué)家H昂內(nèi)斯在研究低溫條件下汞的導(dǎo)電性昂內(nèi)斯在研究低溫條件下汞的導(dǎo)電性能時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度降到約能時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度降到約4 K(即即269、)時(shí)汞的電阻時(shí)汞的電阻“奇異奇異”般地降為零，表現(xiàn)出超導(dǎo)電性。后又發(fā)現(xiàn)還有般地降為零，表現(xiàn)出超導(dǎo)電性。后又發(fā)現(xiàn)還有幾種

9、金屬也有這種性質(zhì)，人們將具有超導(dǎo)性的物質(zhì)叫做幾種金屬也有這種性質(zhì)，人們將具有超導(dǎo)性的物質(zhì)叫做超導(dǎo)體。超導(dǎo)體。2合金：兩種和兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）合金：兩種和兩種以上的金屬（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，合金屬于熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，叫做合金，合金屬于混合物，對(duì)應(yīng)的固體為金屬晶體?；旌衔?，對(duì)應(yīng)的固體為金屬晶體。合金的特點(diǎn)：合金的特點(diǎn)： 仍保留金屬的化學(xué)性質(zhì)，但物理性質(zhì)仍保留金屬的化學(xué)性質(zhì)，但物理性質(zhì)改變很大；改變很大； 熔點(diǎn)比各成份金屬的都低；熔點(diǎn)比各成份金屬的都低； 強(qiáng)度、硬強(qiáng)度、硬度比成分金屬大；度比成分金屬大； 有的抗腐蝕能力強(qiáng)；有的抗腐蝕能力強(qiáng)

10、； 導(dǎo)電性比導(dǎo)電性比成分金屬差。成分金屬差。第9頁/共40頁1、下列敘述正確的是、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、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(jià)鍵、原子晶體中只含有共價(jià)鍵 C、離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價(jià)鍵、離子晶體中只含有離子鍵，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、分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學(xué)鍵化學(xué)鍵 B2、為什么堿金屬單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下逐漸降低，而、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？鹵素單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下卻升高？第10頁/共

11、40頁3、金屬能導(dǎo)電的原因是、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、金屬晶體中金屬陽離子與自由電子間的 相互作相互作用較弱用較弱 B、金屬晶體中的自由電子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生、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)定向移動(dòng) C、金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)、金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng)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、金屬晶體在外加電場(chǎng)作用下可失去電子 B第11頁/共40頁 （a）非密置層）非密置層 （b）密置層）密置層哪種排列方式使圓球周圍剩余哪種排列方式使圓球周圍剩余空隙最??？空隙最?。繂栴}

12、探究一問題探究一 配位數(shù)為配位數(shù)為 4 配位數(shù)為配位數(shù)為 6第12頁/共40頁 金屬原子在形成晶體金屬原子在形成晶體時(shí)有幾種堆積方式時(shí)有幾種堆積方式？（三維？（三維空間堆積）空間堆積）問題探究二問題探究二第13頁/共40頁簡單立方堆積簡單立方堆積金屬釙（金屬釙（Po）（1）該種堆積方式的代表是）該種堆積方式的代表是 ；（2）這種堆積方式的晶胞是）這種堆積方式的晶胞是 ，該晶胞一共擁有，該晶胞一共擁有 個(gè)原子，配位數(shù)為個(gè)原子，配位數(shù)為 。（非密置層之間堆積）（非密置層之間堆積）第14頁/共40頁體心立方堆積體心立方堆積鈉、鉀、鉻、鉬、鎢等鈉、鉀、鉻、鉬、鎢等（1）該種堆積方式的代表是）該種堆積方

13、式的代表是 ；（2）這種堆積方式的晶胞是）這種堆積方式的晶胞是 ，該晶胞一共擁有，該晶胞一共擁有 個(gè)原子，配位數(shù)為個(gè)原子，配位數(shù)為 。（非密置層之間堆積）（非密置層之間堆積）第15頁/共40頁第16頁/共40頁第17頁/共40頁123456123456第18頁/共40頁ABABA123456第19頁/共40頁123456123456ABABCA123456C第20頁/共40頁第21頁/共40頁（1）該種堆積方式的代表是）該種堆積方式的代表是 ；（2）這種堆積方式的晶胞是）這種堆積方式的晶胞是 ，該晶胞一共擁有，該晶胞一共擁有 個(gè)原子，配位數(shù)為個(gè)原子，配位數(shù)為 。鎂、鋅、鈦鎂、鋅、鈦等等（密置層

14、之間堆積）（密置層之間堆積）第22頁/共40頁面心立方堆積面心立方堆積（密置層之間堆積）（密置層之間堆積）第23頁/共40頁ABC（1）該種堆積方式的代表是）該種堆積方式的代表是 ；（2）這種堆積方式的晶胞是）這種堆積方式的晶胞是 ，該晶胞一共擁有，該晶胞一共擁有 個(gè)原子，配位數(shù)為個(gè)原子，配位數(shù)為 。金、銀、銅、鋁等金、銀、銅、鋁等第24頁/共40頁金屬晶體的四種堆積模型對(duì)比金屬晶體的四種堆積模型對(duì)比第25頁/共40頁第26頁/共40頁體心立方堆積的空間利用率是多少？體心立方堆積的空間利用率是多少？第27頁/共40頁第28頁/共40頁在在A3型堆積中取出六方晶胞，平行六面體的底是型堆積中取出六

15、方晶胞，平行六面體的底是平行四邊形，各邊長平行四邊形，各邊長a=2r，則平行四邊形的面積：，則平行四邊形的面積： 平行六面體的高：平行六面體的高：22360sinaaaSaaah3623622的四面體高邊長為第29頁/共40頁33228236223raaaV晶胞)2(3423個(gè)球晶胞中有球rV%05.74%100晶胞球VV第30頁/共40頁%05.74344:4232333晶胞球球晶胞空間利用率個(gè)球晶胞中含解：VVrVraV第31頁/共40頁addd15. 132ad23第32頁/共40頁堆積模堆積模型型采納這種堆積的采納這種堆積的典型代表典型代表空間利用率空間利用率配位數(shù)配位數(shù)晶胞晶胞簡單立

16、簡單立方方52%6鉀型鉀型(bcp)K、Na、Fe68%8鎂型鎂型(hcp)Mg、Zn、Ti74%12銅型銅型(ccp)Cu, Ag, Au74%12Po (釙釙)第33頁/共40頁123456123456第34頁/共40頁ABABA 第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球123456于是于是每兩層形成一個(gè)周期每兩層形成一個(gè)周期，即，即ABABABAB堆積方式，形成堆積方式，形成六方緊密堆積六方緊密堆積。 第35頁/共40頁123456123456123456第36頁/共40頁123456A AB BC CA AA AB BC C面心立方堆積面心立方堆積第37頁/共40頁1、下列

17、有關(guān)金屬元素特征的敘述中正確的是、下列有關(guān)金屬元素特征的敘述中正確的是 （ ）A、金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性、金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性B、金屬元素在化合物中一定顯正價(jià)、金屬元素在化合物中一定顯正價(jià)C、金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)均不同、金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)均不同D、金屬、金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)總是高于分子晶體單質(zhì)的熔點(diǎn)總是高于分子晶體2、合金是不同金屬或金屬與一些非金屬熔化狀態(tài)下形成的一種熔合物，根據(jù)下表中提供的不同單質(zhì)的熔沸點(diǎn)數(shù)據(jù)，判斷可以形成合金的是、合金是不同金屬或金屬與一些非金屬熔化狀態(tài)下形成的一種熔合物，根據(jù)下表中提供的不同單質(zhì)的熔沸點(diǎn)數(shù)據(jù)，判斷可以

18、形成合金的是 （ ）A、鋁和硅、鋁和硅 B、鋁和硫、鋁和硫 C、鈉與硫、鈉與硫 D、鈉與硅、鈉與硅第38頁/共40頁2、下列敘述正確的是、下列敘述正確的是 （ ） A、同主族金屬的原子半徑越大，熔點(diǎn)越高、同主族金屬的原子半徑越大，熔點(diǎn)越高 B、稀有氣體的原子序數(shù)越大沸點(diǎn)越高、稀有氣體的原子序數(shù)越大沸點(diǎn)越高 C、晶體中存在離子的一定是離子晶體、晶體中存在離子的一定是離子晶體 D、金屬晶體中的自由電子屬整個(gè)晶體共有、金屬晶體中的自由電子屬整個(gè)晶體共有3、下列敘述正確的是、下列敘述正確的是 （ ） A、熔點(diǎn)：鈉、熔點(diǎn)：鈉鎂鎂鋁鋁 B、因?yàn)檠趸X是兩性氧化物，所以它的熔點(diǎn)較低、因?yàn)檠趸X是兩性氧化物，所以它的熔點(diǎn)較低 C、三氯化鋁晶體易溶于水，易溶于乙醚，熔點(diǎn)為、三氯化鋁晶體易溶于水，易溶于乙醚，熔點(diǎn)為200左右，左右， 所以它是