高三化學(xué)金屬晶體

高三化學(xué)金屬晶體第1頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)金屬晶體制作:劉建廷第2頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四從上述金屬的應(yīng)用來看，金屬有哪些共同的物理性質(zhì)呢?一、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?二、金屬的結(jié)構(gòu)問題：構(gòu)成金屬晶體的粒子有哪些？第3頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四組成粒子：作用力：金屬陽離子和自由電子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：通過金屬鍵作用形成的單質(zhì)晶體金屬鍵強(qiáng)弱判斷:陽離子所帶電荷多、半徑?。饘冁I強(qiáng)，熔沸點(diǎn)高。第4頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四金屬鍵：金屬晶體中原子之間的化學(xué)作用力叫做金屬鍵。金屬原子的電離能低，容易失去電子而形成陽離子和自由電子，陽離子整體共同整體吸引自由電子而結(jié)合在一起。這種金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用就叫做金屬鍵。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(jià)鍵，這種鍵既沒有方向性也沒有飽和性，金屬鍵的特征是成鍵電子可以在金屬中自由流動(dòng)，使得金屬呈現(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(gè)晶體的離域化學(xué)鍵。強(qiáng)調(diào)：金屬晶體是以金屬鍵為基本作用力的晶體。第5頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四電子氣理論：經(jīng)典的金屬鍵理論叫做“電子氣理論”。它把金屬鍵形象地描繪成從金屬原子上“脫落”下來的大量自由電子形成可與氣體相比擬的帶負(fù)電的“電子氣”，金屬原子則“浸泡”在“電子氣”的“海洋”之中。第6頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系⑴金屬導(dǎo)電性的解釋在金屬晶體中，充滿著帶負(fù)電的“電子氣”（自由電子），這些電子氣的運(yùn)動(dòng)是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下電子氣就會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)，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(shí)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(dòng)的離子自由電子比較離子晶體、金屬晶體導(dǎo)電的區(qū)別：第7頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四導(dǎo)熱是能量傳遞的一種形式，它必然是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，那么金屬晶體導(dǎo)熱過程中“電子氣”（自由電子）擔(dān)當(dāng)什么角色?⑵金屬導(dǎo)熱性的解釋“電子氣”（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“電子氣”（自由電子）能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，通過碰撞，把能量傳給金屬離子?！半娮託狻保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。第8頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四⑶金屬延展性的解釋當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉淼呐帕蟹绞?，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。因此，金屬都有良好的延展性。

不同的金屬在某些性質(zhì)方面，如密度、硬度、熔點(diǎn)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)。第9頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四金屬的延展性自由電子+金屬離子金屬原子位錯(cuò)+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++第10頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四資料金屬之最熔點(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--------金第11頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四1、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C練習(xí)第12頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四2．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(dòng)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(dòng)D．金屬晶體在外加電場作用下可失去電子C第13頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四3、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(jià)鍵C.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，不含有其他化學(xué)鍵B第14頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四4、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？第15頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四課后閱讀材料1．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)。1911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)電性能時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度降到約4K(即—269、)時(shí)汞的電阻“奇異”般地降為零，表現(xiàn)出超導(dǎo)電性。后又發(fā)現(xiàn)還有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。2．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，合金屬于混合物，對(duì)應(yīng)的固體為金屬晶體。合金的特點(diǎn)①仍保留金屬的化學(xué)性質(zhì)，但物理性質(zhì)改變很大；②熔點(diǎn)比各成份金屬的都低；③強(qiáng)度、硬度比成分金屬大；④有的抗腐蝕能力強(qiáng)；⑤導(dǎo)電性比成分金屬差。第16頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四金屬晶體的原子平面堆積模型金屬晶體中的原子可堪稱直徑相等的小球。將等徑園球在一平面上排列，有兩種排布方式，按（a）圖方式排列，園球周圍剩余空隙最小，稱為密置層；按（b）圖方式排列，剩余的空隙較大，稱為非密置層。

（a）非密置層

（b）密置層第17頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四簡單立方堆積（Po）金屬晶體的原子空間堆積模型1金屬晶體的堆積方式──簡單立方堆積

第18頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四簡單立方堆積第19頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四第20頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四體心立方堆積（IA，VB，VIB）金屬晶體的原子空間堆積模型2金屬晶體的堆積方式──鉀型

第21頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四體心立方堆積配位數(shù)：8第22頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四金屬晶體的原子空間堆積模型3鎂型銅型第23頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四123456第二層對(duì)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，對(duì)第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。第24頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四下圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球。123456于是每兩層形成一個(gè)周期，即ABAB堆積方式，形成六方緊密堆積。配位數(shù)12。(同層6，上下層各3)第25頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四第26頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四六方密堆積第27頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四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28頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC第四層再排A，于是形成ABCABC三層一個(gè)周期。得到面心立方堆積。配位數(shù)12。(同層6，上下層各3)第29頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四面心立方

BCA第30頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四第31頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四第32頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四第33頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四第34頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四第35頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四鎂型銅型金屬晶體的兩種最密堆積方式第36頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞簡單立方52%6鉀型(bcp)K、Na、Fe68%8鎂型(hcp)Mg、Zn、Ti74%12銅型(ccp)Cu,Ag,Au74%12Po(釙)第37頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四1．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B．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D．金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)總是高于分子晶體能力訓(xùn)練第38頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四2．關(guān)于ⅠA族和ⅡA族元素的下列說法中正確的是A．同一周期中，ⅠA族單質(zhì)的熔點(diǎn)比ⅡA族的高B．濃度都是0.01mol·L－1時(shí)，氫氧化鉀溶液的pH比氫氧化鋇的小C．氧化鈉的熔點(diǎn)比氧化鎂的高D．加熱時(shí)碳酸鈉比碳酸鎂易分解第39頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四3．有A、B、C三種元素。已知①4gA元素的單質(zhì)與水作用，標(biāo)況下放出H22.24L，反應(yīng)中有1.204×1023個(gè)電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。②B元素可與A形成AB2型的離子化合物，且知A、B的離子具有相同的核外電子排布。③元素C的氣態(tài)氫化物可與其最高價(jià)氧化物的水化物發(fā)生非氧化還原反應(yīng)生成鹽，1mol該鹽含42個(gè)電子。據(jù)此填寫下列空白：（1）元素符號(hào)：A___________，B___________，C___________。（2）用電子式表示C的氣態(tài)氫化物的形成過程___________；它與B的氣態(tài)氫化物反應(yīng)時(shí)有___________現(xiàn)象發(fā)生，生成物的電子式___________，它屬于___________晶體。第40頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四4、某些金屬晶體(Cu、