資二中選修3三章三節(jié)課件

1、第三章第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三節(jié)第三節(jié) 金屬晶體金屬晶體學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、掌握金屬鍵和電子氣理論、掌握金屬鍵和電子氣理論2、能用電子氣理論和金屬晶體的有關(guān)知識解、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)釋金屬的性質(zhì)3、了解金屬晶體內(nèi)原子的幾種常見排列方式、了解金屬晶體內(nèi)原子的幾種常見排列方式重難點重難點1、能用電子氣理論和金屬晶體的有關(guān)知識解、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)釋金屬的性質(zhì)2、了解金屬晶體內(nèi)原子的幾種常見排列方式、了解金屬晶體內(nèi)原子的幾種常見排列方式金屬樣品金屬樣品見到金屬，知道它是我們生活中不可缺少的物質(zhì)，我見到金屬，知道它是我們生活中

2、不可缺少的物質(zhì)，我們在必修教材中也學(xué)習(xí)過金屬，知道一些金屬的性質(zhì)們在必修教材中也學(xué)習(xí)過金屬，知道一些金屬的性質(zhì)等。下面簡單回顧一下金屬的一些常識。等。下面簡單回顧一下金屬的一些常識。金屬概論金屬概論 1、金屬分類、金屬分類 AuAgZnCu)cm(g5 . 4AlMgNaCaK)cm(g5 . 433、，如：重金屬：、，如：輕金屬：按密度分外的其它金屬、有色金屬：除及其合金、黑色金屬：按冶金分MnCrFeMnCrFeHfZrMgNaFeAl、稀有金屬：、常見金屬：按含量分貴金屬、貴金屬、 稀土金屬稀土金屬【知識回顧】【知識回顧】2、金屬物理通性：、金屬物理通性： （1）大多數(shù)金屬呈銀白色，有金

3、屬光澤；大多數(shù)金屬呈銀白色，有金屬光澤； 金屬金屬中除汞常溫為中除汞常溫為液態(tài)外，其余均為固態(tài)；液態(tài)外，其余均為固態(tài)；（2）密度、硬度、熔點差別大；）密度、硬度、熔點差別大；（3）導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性一般較強；）導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性一般較強；（4）延展性。）延展性。我們學(xué)習(xí)了些什么晶體？下列物質(zhì)各屬于什么晶體？我們學(xué)習(xí)了些什么晶體？下列物質(zhì)各屬于什么晶體？水、晶體硅、干冰、金剛石、冰醋酸、金剛砂、氨的水、晶體硅、干冰、金剛石、冰醋酸、金剛砂、氨的固體、二氧化硅、鐵、鋁等固體、二氧化硅、鐵、鋁等 。后兩種不屬于原子晶體，也不屬于分子晶體。它屬于后兩種不屬于原子晶體，也不屬于分子晶體。它屬于我們本節(jié)要學(xué)習(xí)的金

4、屬晶體。要了解金屬晶體，我們我們本節(jié)要學(xué)習(xí)的金屬晶體。要了解金屬晶體，我們還得先弄清金屬鍵的相關(guān)知識。那什么叫金屬鍵？還得先弄清金屬鍵的相關(guān)知識。那什么叫金屬鍵？ 第三節(jié)第三節(jié) 金屬晶體金屬晶體一、金屬鍵：一）金屬鍵一、金屬鍵：一）金屬鍵描述描述金屬鍵本質(zhì)金屬鍵本質(zhì)的最簡單理論是的最簡單理論是“電子氣理論電子氣理論”。該理論把金。該理論把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊金屬晶體屬鍵描述為金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊金屬晶體的的“電子氣電子氣”，這些電子不是專屬于某幾個特定的金屬離子，這些電子不是專屬于某幾個特定的金屬離子，而是均勻分布于整塊金屬晶體中，被所有原子所共用，

5、從而把而是均勻分布于整塊金屬晶體中，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起，金屬原子則所有的金屬原子維系在一起，金屬原子則“浸泡浸泡”在在“電子氣電子氣”的的“海洋海洋”中。由此可見金屬晶體跟原子晶體一樣，是一種中。由此可見金屬晶體跟原子晶體一樣，是一種“巨型分子巨型分子”。由此我們可分析出金屬鍵是金屬陽離子與脫落。由此我們可分析出金屬鍵是金屬陽離子與脫落下來的電子組成，脫落下來的電子可自由移動，又叫自由電子，下來的電子組成，脫落下來的電子可自由移動，又叫自由電子，金屬陽離子（整體）與自由電子（整體）間存在相互的靜電作金屬陽離子（整體）與自由電子（整體）間存在相互的靜電作用。用。“電

6、子氣理論電子氣理論” 金屬原子脫落下來的價電子形成金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的遍布整塊晶體的“電子氣電子氣”被所有原子所共用，從而被所有原子所共用，從而把所有金屬原子維系在一起。把所有金屬原子維系在一起。注意注意：金屬鍵結(jié)合成的金屬是：金屬鍵結(jié)合成的金屬是“巨分子巨分子”。類似原子晶。類似原子晶體體 1、金屬鍵定義：、金屬鍵定義：2、金屬鍵本質(zhì)：、金屬鍵本質(zhì)：3、成鍵微粒：、成鍵微粒：4、微粒間作用：、微粒間作用：5、特征：、特征： 金屬陽離子和自由電子的較強的相互作用叫做金屬鍵金屬陽離子和自由電子的較強的相互作用叫做金屬鍵 金屬鍵存在于金屬單質(zhì)和合金中。金屬鍵存在于金屬單質(zhì)和合

7、金中。電子氣理論電子氣理論 金屬陽離子和自由電子金屬陽離子和自由電子 金屬陽離子和自由電子間的靜電作用金屬陽離子和自由電子間的靜電作用 講金屬鍵可看成是由許多原子共用許多電子的一種特殊形講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共價鍵，這種鍵既沒有方向性也沒有飽和性（如物理上正、式的共價鍵，這種鍵既沒有方向性也沒有飽和性（如物理上正、負電荷的吸引無方向性和飽和性一樣），這是金屬鍵的特征。負電荷的吸引無方向性和飽和性一樣），這是金屬鍵的特征。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(xiàn)出特有的屬性，在金屬單質(zhì)的晶體中，

8、原子之間以金屬鍵相現(xiàn)出特有的屬性，在金屬單質(zhì)的晶體中，原子之間以金屬鍵相互結(jié)合。金屬鍵是一種遍布整個晶體的離域化學(xué)鍵?；ソY(jié)合。金屬鍵是一種遍布整個晶體的離域化學(xué)鍵。無飽和性和方向性（共價鍵、氫鍵有方向性和飽和性，無飽和性和方向性（共價鍵、氫鍵有方向性和飽和性，但但H2中共價鍵無方向性，離子鍵也無）中共價鍵無方向性，離子鍵也無） 講講離子鍵、共價鍵等都有影響強弱的因素，金屬離子鍵、共價鍵等都有影響強弱的因素，金屬鍵一樣有，那什么因素影響呢？根據(jù)金屬鍵的組成和鍵一樣有，那什么因素影響呢？根據(jù)金屬鍵的組成和相關(guān)物理知識可推知。相關(guān)物理知識可推知。6、影響因素、影響因素：金屬陽離子的半徑大小和電荷高低

9、：金屬陽離子的半徑大小和電荷高低（電荷高低也可理解為自由電子的數(shù)目多少）（離子（電荷高低也可理解為自由電子的數(shù)目多少）（離子半徑越小，電荷越高，自由電子數(shù)越多，則金屬鍵越半徑越小，電荷越高，自由電子數(shù)越多，則金屬鍵越強）強） （半徑越小，電荷越高，自由電子越多，金屬（半徑越小，電荷越高，自由電子越多，金屬鍵越強）鍵越強） 強調(diào)強調(diào)金屬晶體是以金屬鍵為基本作用力的晶體，金屬晶體是以金屬鍵為基本作用力的晶體，可看著是由金屬鍵結(jié)合成的金屬是大分子。那什么可看著是由金屬鍵結(jié)合成的金屬是大分子。那什么是金屬晶體呢？是金屬晶體呢？二）金屬晶體二）金屬晶體1、 定義：定義：2、構(gòu)成微粒：、構(gòu)成微粒：3、微粒

10、間的相互作用：、微粒間的相互作用：4金屬晶體熔化時，破壞的作用力：金屬晶體熔化時，破壞的作用力：5、金屬晶體的判斷：、金屬晶體的判斷：金屬離子與自由電子間通過金屬鍵作用所形成的單質(zhì)金屬離子與自由電子間通過金屬鍵作用所形成的單質(zhì)晶體，叫金屬晶體。晶體，叫金屬晶體。 金屬陽離子和自由電子（或電子氣將原子維系在一起，金屬陽離子和自由電子（或電子氣將原子維系在一起，也可認為由金屬原子組成。金屬晶體中不存在單個分子）也可認為由金屬原子組成。金屬晶體中不存在單個分子） 金屬鍵金屬鍵 注意注意：含金屬陽離子的晶體中不一定含陰離子，含陰離子含金屬陽離子的晶體中不一定含陰離子，含陰離子的晶體一定含陽離子，含陽離

11、子的鍵不一定含有離子鍵的晶體一定含陽離子，含陽離子的鍵不一定含有離子鍵金屬鍵金屬鍵 金屬單質(zhì)或合金（金屬單質(zhì)或合金（Ge、Sn(灰錫灰錫)例外，它為原子晶體）例外，它為原子晶體） 我們非常熟悉金屬的用途和使用形態(tài)（片、線、顆粒等，直、我們非常熟悉金屬的用途和使用形態(tài)（片、線、顆粒等，直、彎、任意形狀等），由此可說明金屬應(yīng)有一定共性，即金屬的彎、任意形狀等），由此可說明金屬應(yīng)有一定共性，即金屬的通性，前面我們回顧金屬的通性。那為什么金屬會有通性？通性，前面我們回顧金屬的通性。那為什么金屬會有通性？ 在金屬晶體中，充滿著帶負電的在金屬晶體中，充滿著帶負電的“電子氣電子氣”（自由電子），這些電子氣的

12、運動是沒有一定（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(dǎo)電。不同的向運動形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。不同的金屬導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最強的三中金屬是：金屬導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最強的三中金屬是：Ag、Cu、Al金屬導(dǎo)電性的解釋金屬導(dǎo)電性的解釋6.金屬通性的解釋金屬通性的解釋：（電子氣理論對金屬的物理性質(zhì)的解釋）：（電子氣理論對金屬的物理性質(zhì)的解釋） 外電場作用下電子氣（自由電子）的定向移動。外電場作用下電子氣（自由電子）的定向移動。 晶體類型晶體類型電解質(zhì)電解質(zhì)金屬晶體金屬晶體 導(dǎo)電時的狀態(tài)

13、導(dǎo)電時的狀態(tài)導(dǎo)電粒子導(dǎo)電粒子導(dǎo)電時發(fā)生的變化導(dǎo)電時發(fā)生的變化導(dǎo)電能力隨溫度的導(dǎo)電能力隨溫度的變化變化水溶液或水溶液或熔融狀態(tài)下熔融狀態(tài)下思考：思考：電解質(zhì)在熔化狀態(tài)或溶于水能導(dǎo)電，這與電解質(zhì)在熔化狀態(tài)或溶于水能導(dǎo)電，這與金屬導(dǎo)電的本質(zhì)是否相同？金屬導(dǎo)電的本質(zhì)是否相同？注意注意：隨溫度升高，金屬導(dǎo)電性減弱（電阻增大隨溫度升高，金屬導(dǎo)電性減弱（電阻增大理由是升溫，金屬陽離子振動加劇，對電子氣定向移理由是升溫，金屬陽離子振動加劇，對電子氣定向移動的阻力增大），電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性增強。動的阻力增大），電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性增強。 “ “電子氣電子氣”（自由電子）在運動時經(jīng)常與金（自由電子）在運動時經(jīng)常與金

14、屬離子碰撞，引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某部屬離子碰撞，引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某部分受熱時，那個區(qū)域里的分受熱時，那個區(qū)域里的“電子氣電子氣”（自由電子）（自由電子）能量增加，運動速度加快，通過碰撞，把能量傳能量增加，運動速度加快，通過碰撞，把能量傳給金屬離子。給金屬離子?！半娮託怆娮託狻保ㄗ杂呻娮樱┰跓岬淖鳎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用下與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部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達到相同的溫度。同的溫度。電子氣（自由電子）在熱的作用下與金屬陽離子碰撞，電子氣（自由電子）在熱的作用下與

15、金屬陽離子碰撞，從而把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分從而把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分 注意注意：熱導(dǎo)率隨溫度升高而降低，理由類前。：熱導(dǎo)率隨溫度升高而降低，理由類前。 當(dāng)金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑當(dāng)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，相對滑動以后，仍可保持這種

16、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。發(fā)生形變金屬鍵不易斷裂。因此，金屬都有良好的延展性。金屬延展性的解釋金屬延展性的解釋自由電子自由電子+金屬離子金屬離子金屬原子金屬原子錯位錯位+ + + + + + +金屬鍵無方向性，金屬原子在外力作用下相對滑動，但金屬鍵無方向性，金屬原子在外力作用下相對滑動，但不破壞金屬鍵。不破壞金屬鍵。 注意：注意：合金比純金屬延展性要差，但硬度增大（加其它原子后合金比純金屬延展性要差，但硬度增大（加其它原子后相當(dāng)于滾珠間加細小堅硬的砂粒，使相對滑動變困難）；相當(dāng)于滾珠間加細小堅硬的砂粒，使相對滑動變困難）；合金合金的特點

17、，熔沸點低于成分金屬（加其它原子后使電子氣與金屬陽的特點，熔沸點低于成分金屬（加其它原子后使電子氣與金屬陽離子間作用減弱）；但硬度高于成分金屬離子間作用減弱）；但硬度高于成分金屬。 (4) 金屬光澤和顏色金屬光澤和顏色1、由于自由電子可吸收所有頻率的光，然后很快釋放出、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。收某些頻率的光而呈現(xiàn)較為特殊的顏色。2、當(dāng)金屬成粉末狀時

18、，金屬晶體的晶面取向雜亂、晶格、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。排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以成黑色。自由電子吸收所有頻率的光后再放出，絕大多數(shù)金屬自由電子吸收所有頻率的光后再放出，絕大多數(shù)金屬呈銀白色，呈銀白色，某些金屬（如銅、金、銫、鉛等）由于較某些金屬（如銅、金、銫、鉛等）由于較易吸收某些頻率的光而呈現(xiàn)較為特殊的顏色易吸收某些頻率的光而呈現(xiàn)較為特殊的顏色（粉末吸（粉末吸后輻射不出，呈黑或灰色）后輻射不出，呈黑或灰色） 注意注意：銅粉、金粉、鋁粉仍保持原有顏色。：銅粉、金粉、鋁粉仍保持原有顏色。 講講金屬晶體在熔、沸點

19、和硬度方面有較大的差別。金屬晶體在熔、沸點和硬度方面有較大的差別。如如Hg在常溫下為液態(tài)；鈉的熔點低（在常溫下為液態(tài)；鈉的熔點低（97.81）、硬）、硬度小；而鎢是熔點最高（度??；而鎢是熔點最高（3380）、硬度最大。這都）、硬度最大。這都是由于金屬晶體密堆積方式、金屬鍵強弱造成的。是由于金屬晶體密堆積方式、金屬鍵強弱造成的。7、金屬晶體物理性質(zhì)及變化規(guī)律（熔沸點和硬度）：、金屬晶體物理性質(zhì)及變化規(guī)律（熔沸點和硬度）：1）金屬晶體熔、沸點和硬度變化較大）金屬晶體熔、沸點和硬度變化較大（差別大）。（差別大）。（如銣、銫等低于很多分子晶體，（如銣、銫等低于很多分子晶體，W則高于很多原子則高于很多原

20、子晶體）晶體）2）物理性由金屬鍵強弱決定）物理性由金屬鍵強弱決定：金屬陽離子半徑越小，：金屬陽離子半徑越小，電荷越高，金屬鍵越強，則熔沸點越高，硬度越大電荷越高，金屬鍵越強，則熔沸點越高，硬度越大（同時金屬性越弱）。（同時金屬性越弱）。 解釋同周期、同主族金屬元素熔沸點變化規(guī)律。如氮解釋同周期、同主族金屬元素熔沸點變化規(guī)律。如氮族單質(zhì)熔沸點先升后降，族單質(zhì)熔沸點先升后降，思路思路是先判斷晶體類型，再是先判斷晶體類型，再看作用力強弱?？醋饔昧娙酢?資料資料 金屬之最金屬之最熔點最低的金屬是熔點最低的金屬是- 汞汞 -38.87熔點最高的金屬是熔點最高的金屬是- 鎢鎢 3410密度最小的金屬是密

21、度最小的金屬是- 鋰鋰 0.53g/cm3密度最大的金屬是密度最大的金屬是- 鋨鋨 22.57g/cm3硬度最小的金屬是硬度最小的金屬是- 銫銫 0.2硬度最大的金屬是硬度最大的金屬是- 鉻鉻 9.0最活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 鉑絲直徑：鉑絲直徑： mm展性最好的金屬是展性最好的金屬是- 金金 金箔厚：金箔厚： mm500011000013）金屬晶體固態(tài)或熔融狀態(tài)均能導(dǎo)電，）金屬晶體固態(tài)或熔融狀態(tài)均能導(dǎo)電，分子晶體固態(tài)分子晶體固態(tài)和熔融態(tài)均不導(dǎo)電，離子晶體固態(tài)不導(dǎo)電，熔融態(tài)導(dǎo)電。和熔融態(tài)均不導(dǎo)電，離子晶體固態(tài)不導(dǎo)電

22、，熔融態(tài)導(dǎo)電。 知識回顧：三種晶體類型與性質(zhì)的比較知識回顧：三種晶體類型與性質(zhì)的比較晶體類型晶體類型原子晶體原子晶體分子晶體分子晶體金屬晶體金屬晶體概念概念作用力作用力構(gòu)成微粒構(gòu)成微粒物物理理性性質(zhì)質(zhì)熔沸點熔沸點硬度硬度導(dǎo)電性導(dǎo)電性實例實例共價鍵共價鍵范德華力范德華力金屬鍵金屬鍵原子原子分子分子金屬陽離子金屬陽離子和自由電子和自由電子很高很高很低很低差別較大差別較大很大很大很小很小差別較大差別較大無（硅為半導(dǎo)體）無（硅為半導(dǎo)體）無無導(dǎo)體導(dǎo)體相鄰原子之間以共價相鄰原子之間以共價鍵相結(jié)合而成具有空鍵相結(jié)合而成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體分子間以范德分子間以范德華力相結(jié)合而華力相結(jié)合而成的

23、晶體成的晶體通過金屬鍵通過金屬鍵形成的晶體形成的晶體金剛石、二氧化硅、晶體金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅硅、碳化硅 Ar、S等等Au、Fe、Cu、鋼鐵等鋼鐵等1 1、金屬晶體的形成是因為晶體中存在（、金屬晶體的形成是因為晶體中存在（ ）A.A.金屬離子間的相互作用金屬離子間的相互作用B B金屬原子間的相互作用金屬原子間的相互作用 C.C.金屬離子與自由電子間的相互作用金屬離子與自由電子間的相互作用 D.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2 2、金屬能導(dǎo)電的原因是（、金屬能導(dǎo)電的原因是（ ）A.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

24、的 相互作用較弱相互作用較弱 B B金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動可發(fā)生定向移動 C C金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動下可發(fā)生定向移動 D D金屬晶體在外加電場作用下可失去電子金屬晶體在外加電場作用下可失去電子 練習(xí)練習(xí)CB3 3、下列敘述正確的是（、下列敘述正確的是（ ）A.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 B原子晶體中只含有共價鍵原子晶體中只含有共價鍵 C.C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價鍵離子晶體中只含有離子鍵，不含

25、有共價鍵 D D分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學(xué)鍵他化學(xué)鍵B過渡過渡金屬金屬(除汞外除汞外)在常溫下一般都是晶體。在金屬在常溫下一般都是晶體。在金屬中，金屬原子容易失去外層電子變成金屬離子。金屬中，金屬原子容易失去外層電子變成金屬離子。金屬原子釋出電子后形成的金屬離子按一定規(guī)律堆積，釋原子釋出電子后形成的金屬離子按一定規(guī)律堆積，釋出的電子在整個晶體里自由運動，稱為自由電子。金出的電子在整個晶體里自由運動，稱為自由電子。金屬離子與自由電子之間存在著較強的相互作用，使許屬離子與自由電子之間存在著較強的相互作用，使許許多多金屬離子結(jié)合在一起形成金屬晶

26、體。原子象直許多多金屬離子結(jié)合在一起形成金屬晶體。原子象直徑相等的鋼球一樣在三維空間堆積著，咱們接著研究徑相等的鋼球一樣在三維空間堆積著，咱們接著研究金屬原子的堆積模型。金屬原子的堆積模型。 二、金屬晶體的原子堆積模型二、金屬晶體的原子堆積模型 為了更好了解金屬晶體的原子堆積模型，我們必須明為了更好了解金屬晶體的原子堆積模型，我們必須明確幾個概念確幾個概念幾個概念幾個概念 2、配位數(shù)、配位數(shù)：在晶體中與每個微粒緊密相鄰且距：在晶體中與每個微粒緊密相鄰且距離相等的微粒個數(shù)（也可以是化合物，如甲烷，離相等的微粒個數(shù)（也可以是化合物，如甲烷，C的配位數(shù)是的配位數(shù)是4）3、空間利用率、空間利用率：晶體

27、的空間被微粒占滿的體：晶體的空間被微粒占滿的體積百分數(shù)，用它來表示緊密堆積的程度積百分數(shù)，用它來表示緊密堆積的程度1、最密堆積、最密堆積：微粒之間的作用力使微粒間盡可：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的堆積能的相互接近，使它們占有最小的空間的堆積 在這幾個概念的基礎(chǔ)上，我們來看金屬晶體中原子的在這幾個概念的基礎(chǔ)上，我們來看金屬晶體中原子的堆積方式，學(xué)習(xí)中我們從二維到三維。堆積方式，學(xué)習(xí)中我們從二維到三維?！緦嶒炋骄俊繉⑷舾蓚€小球放置在平面內(nèi)緊密接觸，看有幾種排列方式？一）一）二維二維堆積堆積【思考1】哪種方式更緊密？非密置層密置層【思考2】二者中，原子的配位數(shù)分別

28、是多少？配位數(shù)：4配位數(shù)：61、非密置層、非密置層：行列對齊四球一空，非最緊密排列。：行列對齊四球一空，非最緊密排列。配位數(shù)為配位數(shù)為4。 2、密置層：、密置層：行列相錯三球一空，最緊密排列。配位數(shù)行列相錯三球一空，最緊密排列。配位數(shù)為為6。 二）二）三維三維堆積堆積 先看教材先看教材P74圖圖323 （或見教材（或見教材P76） 非密置層堆積：非密置層堆積：(1)(1)簡單立方堆積簡單立方堆積【思考】該堆積方式中金屬原子的配位數(shù)是多少？ 空間利用率呢？配位數(shù)：配位數(shù)：6簡單立方堆積的空間利用率計算簡單立方堆積的空間利用率計算簡單立方堆積的晶胞特點簡單立方堆積的晶胞特點1、晶胞中含有、晶胞中含

29、有1個原子（為什么？）個原子（為什么？）2、棱上的、棱上的2個原子緊密個原子緊密相連相連簡單立方堆積空間利用率的計算簡單立方堆積空間利用率的計算設(shè)球的半徑為設(shè)球的半徑為r，則，則晶胞的邊長為晶胞的邊長為2r2r1個晶胞中平均含有個晶胞中平均含有1個原子個原子V球球=334r%100晶胞球VVV晶胞晶胞=（2r）3=8r3空間利用率空間利用率=%10083433rr=52%非密置層堆積：非密置層堆積：1、簡單立方堆積、簡單立方堆積：晶胞晶胞：一個立方體，：一個立方體，配位數(shù)為配位數(shù)為6，含，含1個原子，空間利用率太低，如只有金屬個原子，空間利用率太低，如只有金屬釙釙(Po) (2)(2)體心立方

30、堆積體心立方堆積 看教材看教材P75圖圖324 【思考】該堆積方式中金屬原子的配位數(shù)是多少？ 空間利用率呢？配位數(shù)：配位數(shù)：8zxxkw體心立方堆積的空間利用率計算體心立方堆積的空間利用率計算體心立方堆積的晶胞特點體心立方堆積的晶胞特點1、晶胞中含有、晶胞中含有2個原子（為什么？）個原子（為什么？）2、體對角線的、體對角線的3個原子緊密相連個原子緊密相連體心立方堆積的空間利用率計算：體心立方堆積的空間利用率計算：ab22223)4(abarra34%10034233ar%1003434233）（rr空間利用率空間利用率a= 68%設(shè)球的半徑為設(shè)球的半徑為r，則，則晶胞的體對角線為晶胞的體對角線

31、為4r非密置層堆積：非密置層堆積：2、體心立方堆積、體心立方堆積：晶胞晶胞：體心立方，配：體心立方，配位數(shù)為位數(shù)為8，含，含2個原子，空間利用率比前者高多了。如堿金個原子，空間利用率比前者高多了。如堿金屬和鐵，屬和鐵，鉀型鉀型。密置層的堆積方式：密置層的堆積方式： 配位數(shù)均為配位數(shù)均為12123456 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，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。密置層的兩種堆積方式：密置層堆積：密置層堆積：六方最密堆積六方最密堆積（Mg型）型）ABABA

32、123456每兩層形成一個周期，即每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式堆積方式，形成形成六方六方緊密堆積緊密堆積，即即鎂型鎂型堆積堆積。 密置層堆積：密置層堆積： 六方最密堆積六方最密堆積（Mg型）型） 配位數(shù)配位數(shù) 。 ( ( 同層同層 ，上下層各，上下層各 。 ) )1212 6 63 3密置層堆積：密置層堆積： 六方最密堆積六方最密堆積：晶胞：平行六面體：晶胞：平行六面體（中心有一個原子），配位數(shù)（中心有一個原子），配位數(shù)12（同層（同層6，上下各，上下各3），），含含6個原子（個原子（如何計算的？如何計算的？算大、小都行算大、小都行，平均小的占，平均小的占1/3），空間利用率為），空

33、間利用率為74%，如，如鎂型鎂型。 密置層堆積：密置層堆積： 面心立方最密堆積面心立方最密堆積(Cu型型)123456ABCAABC每三層形成一個周期，即每三層形成一個周期，即ABCABC堆積方式堆積方式，形成，形成面心面心立方緊密堆積立方緊密堆積，即，即銅型銅型堆積。堆積。 密置層堆積：密置層堆積： 面心立方最密堆積面心立方最密堆積(Cu型型) 配位數(shù)配位數(shù) 。( ( 同層同層 ， 上下層各上下層各 ) ) 12126 6 3 3配位數(shù)也可由面心立方來分析，以某個原子配位數(shù)也可由面心立方來分析，以某個原子為中心，三維空間三個平面各為中心，三維空間三個平面各4個相鄰原子。個相鄰原子。銅型銅型

34、面心立方面心立方 BCA（B Pb Pd Pt ）面心立方最密堆積晶胞的特點面心立方最密堆積晶胞的特點1、晶胞中含有、晶胞中含有4個原子個原子2、面對角線的、面對角線的3個原子緊密相連個原子緊密相連面心立方最密堆積的空間利用率計算面心立方最密堆積的空間利用率計算求面心立方晶胞的空間利用率求面心立方晶胞的空間利用率.解：晶胞邊長為解：晶胞邊長為a，原子半徑為，原子半徑為r.由勾股定理：由勾股定理： a 2 + a 2 = (4r)2 a = 2.83 r每個面心立方晶胞含原子數(shù)目：每個面心立方晶胞含原子數(shù)目： 8 1/8 + 6 = 4 = (4 4/3 r 3) / a 3 = (4 4/3

35、r 3) / (2.83 r ) 3 100 % = 74 %密置層堆積：密置層堆積： 面心立方最密堆積面心立方最密堆積：晶胞晶胞：面心立方，：面心立方，配位數(shù)配位數(shù)12（同層（同層6，上下各，上下各3或如上圖右圖），含或如上圖右圖），含4個原個原子，空間利用率子，空間利用率74%。如銅型。如銅型。 金屬晶體的金屬晶體的4 4種堆積方式比較種堆積方式比較堆積類型代表物質(zhì)層類型晶胞相切原子配位數(shù) 空間利用率簡單立方體心立方六方最密面心最密Po(Po(釙釙) )非密置非密置層層棱上棱上2 2球球6 6K K Na Na FeFe非密置非密置層層體對角體對角線線3 3球球8 8Mg Mg Zn Zn

36、 TiTi密置層密置層三棱柱三棱柱的中心的中心1212Cu Cu Ag Ag AuAu密置層密置層面對角面對角線線3 3球球121252%68%74%74%三：石墨三：石墨石墨中石墨中CC夾夾角為角為120， C-C鍵長為鍵長為 1.421010 m層間距為層間距為 3.35 10-10 m1、混合型晶體、混合型晶體(過渡型晶體過渡型晶體)2、結(jié)構(gòu)：、結(jié)構(gòu)：層狀結(jié)構(gòu)；層狀結(jié)構(gòu)；層內(nèi)：碳的雜化為層內(nèi)：碳的雜化為sp2雜化，平面正六邊形的網(wǎng)狀結(jié)雜化，平面正六邊形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鍵角構(gòu)，鍵角1200，3、作用力、作用力：層內(nèi)共價鍵、層間范德華力（層間易滑：層內(nèi)共價鍵、層間范德華力（層間易滑動）、有自由電

37、子動）、有自由電子有金屬鍵有金屬鍵4、混合晶體、混合晶體：即有原子晶體、分子晶體、金屬晶性：即有原子晶體、分子晶體、金屬晶性質(zhì)質(zhì)5、物性、物性：熔點高于金剛石，沸點同于金剛石，良好：熔點高于金剛石，沸點同于金剛石，良好導(dǎo)電性，質(zhì)軟，可作潤滑劑。導(dǎo)電性，質(zhì)軟，可作潤滑劑。 思考與交流思考與交流1、石墨為什么很軟？、石墨為什么很軟？2、石墨的熔沸點為什么很高（熔點高于金剛石）？、石墨的熔沸點為什么很高（熔點高于金剛石）？匯報匯報1、石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力、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，所以石墨很軟。結(jié)合，容易滑動，所以石墨很軟。2、石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之

38、間存在很、石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強的共價鍵外，還有大強的共價鍵外，還有大鍵，故熔沸點很高（熔點高鍵，故熔沸點很高（熔點高于金剛石）于金剛石）提問提問1、石墨晶體中，每個碳原子的配位數(shù)是多、石墨晶體中，每個碳原子的配位數(shù)是多少？少？2、一個六元環(huán)占有多少碳原子？多少個鍵？每個碳、一個六元環(huán)占有多少碳原子？多少個鍵？每個碳原子擁有多少個鍵？原子擁有多少個鍵？ 361/3=2；61/2=3。 1.51 1、金屬晶體的形成是因為晶體中存在（、金屬晶體的形成是因為晶體中存在（ ）A.A.金屬離子間的相互作用金屬離子間的相互作用B.B.金屬原子間的相互作用金屬原子間的相互作用 C.C.

39、金屬離子與自由電子間的相互作用金屬離子與自由電子間的相互作用 D.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2 2、金屬能導(dǎo)電的原因是（、金屬能導(dǎo)電的原因是（ ）A.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 相互作用較弱相互作用較弱 B.B.金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動可發(fā)生定向移動 C.C.金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動下可發(fā)生定向移動 D.D.金屬晶體在外加電場作用下可失去電子金屬晶體在外加電場作用下可失去電子 CB3 3、下列敘述正確的是（、下列敘述正確的是（ ）A.A.任何晶體中，若含有陽離子也一定含有陰離任何晶體中，若含有陽離子也一定含有陰離子子B.B.原子晶體中只含有共價鍵原子晶體中只含有共價鍵 C.C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價鍵離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價鍵 D D分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學(xué)鍵他化學(xué)鍵4 4、為什么堿金屬單質(zhì)的熔沸點從上到下逐漸