第三章第三節(jié)金屬晶體

第三章第三節(jié)金屬晶體第1頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三分子晶體、原子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的比較

晶體類型分子晶體原子晶體結(jié)構(gòu)粒子間的作用力性質(zhì)硬度溶、沸點(diǎn)導(dǎo)電溶解性構(gòu)成晶體粒子分子原子分子間作用力共價鍵結(jié)構(gòu)、性質(zhì)較小較大較低很高固態(tài)和熔融狀態(tài)都不導(dǎo)電不導(dǎo)電相似相溶難溶于常見溶劑復(fù)習(xí)提問第2頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三Ti金屬樣品第3頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三（1）常溫下為固體（汞除外）；（2）有金屬光澤，不透明；（3）有延展性；（4）有導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性；金屬共同的物理性質(zhì)金屬為什么具有這些共同性質(zhì)呢?第4頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三一、金屬鍵金屬晶體的電子氣理論示意圖組成粒子：作用力：金屬陽離子和自由電子（遍布整塊金屬，形成被所有原子共用的“電子氣”，從而把所有原子維系在一起）金屬陽離子和自由電子之間的較強(qiáng)作用——

金屬鍵（電子氣理論）第5頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三1、金屬鍵不具有方向性和飽和性。2、金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬離子的半徑及所帶的電荷數(shù)有關(guān)。一般金屬離子半徑越小、電荷數(shù)越多金屬鍵就越強(qiáng)。第6頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三二.金屬晶體熔點(diǎn)變化規(guī)律1、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（常溫時成液態(tài)）熔點(diǎn)很高的金屬：鎢（3410℃）鐵的熔點(diǎn)：1535℃2、一般情況下，金屬晶體熔點(diǎn)由金屬鍵強(qiáng)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(qiáng)，熔點(diǎn)就相應(yīng)越高，硬度也越大。如：KNaMgAlLiNaKRbCs﹥﹥﹥﹥﹤﹤﹤第7頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三【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，這些自由電子的運(yùn)動是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下自由電子就會發(fā)生定向運(yùn)動，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。晶體類型離子晶體金屬晶體導(dǎo)電時的狀態(tài)導(dǎo)電粒子水溶液或

熔融狀態(tài)下晶體狀態(tài)自由移動的離子自由電子比較離子晶體、金屬晶體導(dǎo)電的區(qū)別：三、金屬晶體的結(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)系第8頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三【討論2】金屬為什么易導(dǎo)熱？自由電子在運(yùn)動時經(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，那個區(qū)域里的自由電子能量增加，運(yùn)動速度加快，通過碰撞，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)動時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。2、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系第9頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三【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，原子間的位移必然導(dǎo)致共價鍵的斷裂，因而難以鍛壓成型，無延展性。而金屬晶體中由于金屬離子與自由電子間的相互作用沒有方向性，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)生形變也不易斷裂。3、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系第10頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三小結(jié)：三種晶體類型與性質(zhì)的比較晶體類型原子晶體分子晶體金屬晶體概念相鄰原子之間以共價鍵相結(jié)合而成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體分子間以范德華力相結(jié)合而成的晶體通過金屬鍵形成的晶體作用力共價鍵范德華力金屬鍵構(gòu)成微粒原子分子金屬陽離子和自由電子物理性質(zhì)熔沸點(diǎn)很高很低差別較大硬度很大很小差別較大導(dǎo)電性無（硅為半導(dǎo)體）無導(dǎo)體實(shí)例金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅Ar、S等Au、Fe、Cu、鋼鐵等第11頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三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

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練習(xí)CB第12頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三下列敘述正確的是（）

A.任何晶體中，若含有陽離子也一定含有陰離子

B．原子晶體中只含有共價鍵

C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價鍵

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？B練習(xí)第13頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三非密置層（配位數(shù)為4）密置層（配位數(shù)為6）1、二維堆積金屬晶體的原子堆積模型金屬晶體中的原子可看成直徑相等的球體。把它們放置在平面上（即二維空間里），有兩種方式——非密置層和密置層第14頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三2、三維堆積（有4種方式）（1）簡單立方堆積（課本74頁）相鄰非密置層原子的原子核在同一條直線上，原子的配位數(shù)為6，每個晶胞含1個原子，空間利用率為52%。代表物質(zhì)：釙（Po）第15頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三（鉀型）（2）體心立方堆積非密置層的另一種堆積方式是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，每層均照此堆積，原子的配位數(shù)為8，每個晶胞含2個原子，空間利用率為68%。代表物質(zhì)：堿金屬、Fe（課本75頁）第16頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三123456第二層對第一層來講最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，對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。思考：密置層的堆積方式有哪些？第17頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三

下圖是六方最密堆積的前視圖ABABA一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球。123456

于是每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式，形成六方最密堆積。

配位數(shù)12

。(同層6，上下層各3

)⑶六方最密堆積第18頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三六方最密堆積（鎂型）金屬晶體的原子空間堆積模型3第19頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三

第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的

2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是C層。123456123456123456第20頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三123456面心立方最密堆積的前視圖ABCAABC

第四層再排A，于是形成ABCABC三層一個周期。得到面心立方堆積。

配位數(shù)12

。(同層6，上下層各3

)

⑷面心立方最密堆積第21頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三面心立方（銅型）金屬晶體的原子空間堆積模型之（4）第22頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三面心立方最密堆積BCA第23頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三三、金屬晶體的四種堆積模型對比堆積模型典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞簡單立方堆積體心立方堆積六方最密堆積面心立方最密堆積閱讀課文Ｐ79《資料卡片》，并填寫下表第24頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三簡單立方鉀型（體心立方堆積）鎂型（六方最密堆積）銅型（面心立方最密堆積）第25頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三混合晶體第26頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三石墨晶體二維結(jié)構(gòu)示意圖C原子正六邊形結(jié)構(gòu)單元共價鍵SP2雜化大Π鍵第27頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三第n層第n+2層第n+1層石墨晶體中的鄰層交錯結(jié)構(gòu)范德華力第28頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三1．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2．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B.原子晶體中只含有共價鍵C.密堆積的金屬晶體晶胞比非密堆積的能量高D.分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學(xué)鍵BB第29頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三3、據(jù)報道硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)溫度的最高記錄。下圖是該化合物的晶體結(jié)構(gòu)單元：鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底面還各有一個鎂原子：6個硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的化學(xué)式可表示為（）A.MgBB.MgB2C.Mg2BD.Mg2B2B第30頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三4.下列各組物質(zhì)中，熔點(diǎn)由高到低的是A.HI、HBr、HCl、HFB.石英、食鹽、干冰、鉀C.CI4、CBr4、CCl4、CF4D.Li、Na、K、Rb5.下列過程中，共價鍵被破壞的是A．碘升華B．溴蒸氣被木炭吸附C．酒精溶于水D．HCl氣體溶于水6.在金剛石的晶體中，含有由共價鍵形成的碳原子環(huán)，其中最小的環(huán)上所需碳原子數(shù)及每個碳原子上任意兩個C-C鍵間的夾角是A.6個120°B.5個108°C.4個109°28′D.6個109°28′CDDD第31頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三7.共價鍵、離子鍵、分子間作用力都是微粒間的作用力，下列物質(zhì)中含有以上兩種作用力的晶體是A.SiO2B.CCl4C.NaClD.NaOH8.結(jié)合干冰晶體圖分析每個CO2分子周圍距離相等且最近的CO2分子數(shù)目為A.6B.8C.10D.12BDD9．下列說法一定正確的是A．其水溶液導(dǎo)電的一定是離子晶體B．熔融態(tài)導(dǎo)電的一定是離子晶體C．固態(tài)導(dǎo)電的一定是金屬晶體D．固態(tài)不導(dǎo)電熔融態(tài)導(dǎo)電的一定是離子晶體D第32頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三10.關(guān)于晶體的下列說法正確的是A．在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子B