第三節(jié)：金屬晶體課件

晶體類型分子晶體原子晶體離子晶體金屬晶體晶體粒子分子原子陰、陽離子粒子間作用力分子間作用力共價(jià)鍵離子鍵熔沸點(diǎn)硬度較低一般較軟很高很硬較高較硬溶解性相似相溶一般難溶解一般溶于水，難溶于有機(jī)溶劑延展性差差差導(dǎo)電情況晶體和熔融態(tài)不導(dǎo)電，部分溶于水導(dǎo)電一般不導(dǎo)電，少數(shù)為半導(dǎo)體固體不導(dǎo)電，熔化或溶于水導(dǎo)電晶體類型分子晶體原子晶體離子晶體金屬晶體晶體粒子分1晶體類型分子晶體原子晶體離子晶體晶體粒子粒子間作用力熔沸點(diǎn)硬度溶解性延展性導(dǎo)電性典型實(shí)例晶體類型分子晶體原子晶體離子晶體晶體粒子粒子間作用力2Cl—占據(jù)立方體的___個(gè)頂點(diǎn)和__個(gè)面心，Na+占據(jù)______和12個(gè)______；（或二離子交換）,并交錯(cuò)排列。2、每個(gè)晶胞含__個(gè)鈉離子：__個(gè)氯離子。不存在單個(gè)的NaCl分子，該離子晶體中陰、陽離子的個(gè)數(shù)比為____________。3、與Na+等距離且最近的Clˉ有____個(gè),與Cl—等距離且最近的Na+有____個(gè)，即陰、陽離子配位數(shù)均為___。與Na+等距離且最近的Na+有___個(gè)。Na+等距離且最近的Clˉ構(gòu)成

體Cl—占據(jù)立方體的___個(gè)頂點(diǎn)和__個(gè)面心，Na+占據(jù)___3每___個(gè)Cs＋、___個(gè)Cl－各自構(gòu)成立方體，在每個(gè)立方體的中心有___個(gè)異種離子(Cs＋或Cl－)。在每個(gè)晶胞中含有

個(gè)銫離子，

個(gè)氯離子。二者個(gè)數(shù)比是

。在每個(gè)Cs＋周圍最近的等距離的Cl－有___個(gè)，即配位數(shù)為

；在每個(gè)Cl－周圍最近的等距離的Cs＋有___個(gè)，即配位數(shù)為

。在每個(gè)Cs＋周圍最近的等距離的Cs＋有___個(gè)，在每個(gè)Cl－周圍最近的等距離的Cl－也有

個(gè)

每___個(gè)Cs＋、___個(gè)Cl－各自構(gòu)成立方體，在每個(gè)立方體4、___個(gè)Ca2+占據(jù)立方體___個(gè)________，___個(gè)Ca2+占據(jù)立方體的____個(gè)__________，___個(gè)F—在立方體內(nèi)2、Ca2+的配位數(shù)為_____，F(xiàn)—的配位數(shù)為_____；3、不存在單個(gè)的CaF2分子，每個(gè)晶胞平均含____個(gè)Ca2+和____個(gè)F—?；瘜W(xué)式CaF2僅表示該離子晶體中陰、陽離子的個(gè)數(shù)比為____________、___個(gè)Ca2+占據(jù)立方體___個(gè)________，__5第三節(jié)金屬晶體第三節(jié)金屬晶體6Ti金屬樣品Ti金屬樣品7一、金屬鍵1、電子氣理論：由于金屬原子的價(jià)電子數(shù)較少,容易失去電子成為金屬離子,金屬原子脫落下來的價(jià)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。金屬晶體是一種“巨分子”

金屬原子脫落下來的價(jià)電子不專門屬于某個(gè)特定的金屬離子并在整個(gè)金屬中自由運(yùn)動,這些電子又稱為自由電子.遍布整塊金屬的“電子氣”，像粘合劑一樣把所有金屬原子維系在一起。一、金屬鍵1、電子氣理論：由于金屬原子的價(jià)電子數(shù)較少,容易失82、金屬鍵：金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用叫做金屬鍵（電子氣理論）1）特征：

①既沒有方向性，也沒有飽和性；②

成鍵電子可以在金屬中自由流動。2）影響其強(qiáng)弱的因素：金屬陽離子所帶電荷越多、半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)。如：鎂和鋁2、金屬鍵：金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用叫做金屬鍵9二、金屬晶體：2.組成微粒：金屬陽離子和自由電子3.微粒間作用力：金屬鍵1.概念：通過金屬鍵結(jié)合形成的單質(zhì)晶體。金屬單質(zhì)和合金都屬于金屬晶體二、金屬晶體：2.組成微粒：金屬陽離子和自由電子3.微粒間作10晶體類型分子晶體原子晶體離子晶體金屬晶體晶體粒子分子原子陰、陽離子金屬陽離子、自由電子粒子間作用力分子間作用力共價(jià)鍵離子鍵金屬鍵熔沸點(diǎn)硬度較低一般較軟很高很硬較高較硬差異很大溶解性相似相溶一般難溶解一般溶于水，難溶于有機(jī)溶劑難溶延展性差差差強(qiáng)導(dǎo)電情況晶體和熔融態(tài)不導(dǎo)電，部分溶于水導(dǎo)電一般不導(dǎo)電，少數(shù)為半導(dǎo)體固體不導(dǎo)電，熔化或溶于水導(dǎo)電良導(dǎo)體小結(jié)1：四種晶體的比較晶體類型分子晶體原子晶體離子晶體金屬晶體晶體粒子分114、電子氣理論對金屬的物理性質(zhì)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)動是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下，自由電子定向運(yùn)動形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。⑴金屬導(dǎo)電性的解釋

不同的金屬導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最強(qiáng)的三種金屬是：Ag、Cu、Al4、電子氣理論對金屬的物理性質(zhì)的解釋在金屬晶體12思考：為什么溫度越高，金屬導(dǎo)線的電阻越大？金屬離子在晶格結(jié)點(diǎn)上作一定幅度的振動，這對自由電子的流動有阻礙作用，加上金屬陽離子對電子的吸引就構(gòu)成了金屬的電阻；溫度越高，金屬離子的振動越強(qiáng)烈，對電子流動的阻礙越強(qiáng)，電阻越大。思考：為什么溫度越高，金屬導(dǎo)線的電阻越大？金屬離13“電子氣”（自由電子）在運(yùn)動時(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。⑵金屬導(dǎo)熱性的解釋“電子氣”（自由電子）在運(yùn)動時(shí)經(jīng)常與金屬離子碰撞，引14當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，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，發(fā)生形變也不易斷裂。因此，金屬都有良好的延展性。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發(fā)生相對滑15思考：為什么金屬晶體中摻入不同金屬或非金屬原子而變成合金后其延展性、硬度和機(jī)械強(qiáng)度會改變？當(dāng)金屬晶體中摻入不同金屬或非金屬原子而變成合金時(shí)，就像在滾珠之間摻入了細(xì)小而堅(jiān)硬的沙土或碎石一樣，其延展性、硬度和機(jī)械強(qiáng)度會改變思考：為什么金屬晶體中摻入不同金屬或非金屬原子而變成合金后其16金屬原子價(jià)電子越多，原子半徑越小，金屬鍵就越強(qiáng)，晶體的熔沸點(diǎn)就越高，反之越低。思考：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)從上到下卻逐漸升高？(4)熔點(diǎn)和沸點(diǎn)——差異較大金屬原子價(jià)電子越多，原子半徑越小，金屬鍵就越強(qiáng)，晶17三、金屬晶體的原子堆積模型1、幾個(gè)概念緊密堆積：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配位數(shù)：在晶體中與每個(gè)微粒緊密相鄰的微粒個(gè)數(shù)空間利用率：晶體的空間被微粒占據(jù)的體積百分?jǐn)?shù)，用它來表示緊密堆積的程度三、金屬晶體的原子堆積模型1、幾個(gè)概念配位數(shù)：在晶體中與182、金屬晶體的原子在二維平面堆積模型金屬晶體中的原子可看成直徑相等的小球。將等徑圓球在一平面上排列，有兩種排布方式：（a）非密置層

（b）密置層（a）圖，剩余的空隙較大，稱為非密置層，配位數(shù)為4；（b）圖，圓球周圍剩余空隙最小，稱為密置層，配位數(shù)為6。2、金屬晶體的原子在二維平面堆積模型金屬晶體中的原子可19行列對齊四球一空非最緊密排列行列相錯(cuò)三球一空最緊密排列配位數(shù):6配位數(shù):4★★非密置層密置層2、金屬晶體的原子在二維平面堆積模型行列對齊四球一空非最緊密排列行列相錯(cuò)三球一空最緊密排列配位203、金屬晶體的原子在三維空間堆積模型1）簡單立方堆積（Po）3、金屬晶體的原子在三維空間堆積模型1）簡單立方堆積（Po）21三維空間堆積方式Ⅰ.簡單立方堆積邊長=2r配位數(shù)：6三維空間堆積方式Ⅰ.簡單立方堆積邊長=2r配位數(shù)22簡單立方堆積簡單立方堆積23簡單立方堆積的要點(diǎn)：

①相鄰非密置層原子的原子核在同一直線上②簡單立方堆積的晶胞是八個(gè)原子占據(jù)立方體的八個(gè)頂點(diǎn)③每個(gè)原子與六個(gè)原子緊密接觸，即配位數(shù)為6④每個(gè)晶胞平均有一個(gè)原子，晶胞邊長=原子直徑（2r)，其空間利用率為52.36%簡單立方堆積的要點(diǎn)：242）體心立方堆積—鉀型（Na、K、Fe）2）體心立方堆積—鉀型（Na、K、Fe）25Ⅱ.體心立方堆積配位數(shù)：8體對角線=4r3邊長=4r/3Ⅱ.體心立方堆積配位數(shù)：8體對角線=4r3邊長=426體心立方堆積配位數(shù)：8體心立方堆積配位數(shù)：827體心立方堆積的要點(diǎn)：

①將上層金屬原子填入下層的金屬原子所形成的凹穴中并使非密置層原子稍稍分離②體心立方堆積的晶胞是八個(gè)原子占據(jù)立方體的八個(gè)頂點(diǎn)，另一個(gè)原子占據(jù)立方體的體心③每個(gè)原子與8個(gè)原子緊密接觸，即配位數(shù)為8④每個(gè)晶胞平均有二個(gè)原子，晶胞邊長a和原子半徑r間的關(guān)系為

，其空間利用率為68.02%體心立方堆積的要點(diǎn)：28鎂型銅型鎂型銅型29123456第二層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，對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。123456第二層對第一層來講最緊密的堆積方式是30

上圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA

第一種：將第三層球?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

)Ⅲ.六方密堆積上圖是此種六方ABABA第一種：將31AAAABB各層均為密置層AAAABB各層均為密置層32六方最密堆積分解圖空間利用率：74%包含6個(gè)球包含2個(gè)球六方最密堆積分解圖空間利用率：74%包含6個(gè)球包含2個(gè)球33123456123456123456ABC123456123456123456A34123456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。這種堆積方式可劃分出面心立方晶胞。

配位數(shù)12

(同層6，上下層各3

)Ⅳ.面心立方密堆積123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC35123456

ABCABC形式的堆積，為什么是面心立方堆積？123456ABCABC形式的堆積，36BCABCA37面心立方最密堆積分解圖邊長=2r2面對角線=4r面心立方最密堆積分解圖邊長=2r2面對角線=38面心立方堆積方式的空間利用率計(jì)算面心立方堆積方式的空間利用率計(jì)算39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

)，空間利用率為74%下圖是此種六方ABABA第一種是將球?qū)?zhǔn)403）六方最密堆積（Mg、Zn、Ti）3）六方最密堆積（Mg、Zn、Ti）41六方最密堆積的要點(diǎn)：

①將上層密置層金屬原子填入下層的密置層金屬原子所形成的凹穴中，按ABAB的方式堆積②六方最密堆積的晶胞是八個(gè)原子占據(jù)平行六面體的八個(gè)頂點(diǎn)，另一個(gè)原子占據(jù)其某一側(cè)面③每個(gè)原子與12個(gè)原子緊密接觸，即配位數(shù)為12④其空間利用率為74%六方最密堆積的要點(diǎn)：42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第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的43123456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

)123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC4412345612345645123456123456461234561234564712345612345648123456123456491234561234565012345612345651BCA4）面心立方最密堆積（Cu、Ag、Au）BCA4）面心立方最密堆積（Cu、Ag、Au）52第三節(jié)：金屬晶體ppt課件53第三節(jié)：金屬晶體ppt課件54第三節(jié)：金屬晶體ppt課件55第三節(jié)：金屬晶體ppt課件56第三節(jié)：金屬晶體ppt課件57面心立方最密堆積的要點(diǎn)：①將上層密置層金屬原子填入下層的密置層金屬原子所形成的凹穴中，按ABCABC的方式堆積（C與A交錯(cuò)填入B的凹穴中）②面心立方最密堆積的晶胞是八個(gè)原子占據(jù)立方體的八個(gè)頂點(diǎn)，另6個(gè)原子分別占據(jù)其6個(gè)面心

③每個(gè)原子與12個(gè)原子緊密接觸，即配位數(shù)為12④其空間利用率為74%面心立方最密堆積的要點(diǎn)：58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)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559練習(xí)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)總是高于分子晶體練習(xí)1．下列有關(guān)金屬元素特征的敘述中正確的是60

練習(xí)2、已知金屬銅為面心立方晶體，如圖所示，銅的相對原子質(zhì)量為63.54，密度為8.936g/cm3，試求（1）圖中正方形邊長a，（2）銅的金屬半徑raarrorr提示：數(shù)出面心立方中的銅的個(gè)數(shù)：練習(xí)2、已知金屬銅為面心立方晶體，如圖所示，銅的相61石墨晶體結(jié)構(gòu)石墨石墨晶體結(jié)構(gòu)石墨62石墨中C－C夾角為120☉，C－C鍵長為1.42×10－10m層間距

3.35×10－10m石墨中C－C夾角為120☉，C－C鍵長為1.4263石墨的結(jié)構(gòu)特征：在石墨晶體里①每個(gè)碳原子都采取SP2雜化與同一平面內(nèi)相鄰的3個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)內(nèi)碳原子的核間距為142pm。每一個(gè)最小的碳環(huán)完全擁有碳原子數(shù)為2，每個(gè)C完全擁有C－C數(shù)為3/2。

②每個(gè)碳原子的一個(gè)未參與雜化的2p電子，其原子軌道均垂直于層狀結(jié)構(gòu)的平面且互相平行重疊，形成一個(gè)屬于整個(gè)晶體中所有碳原子的大∏鍵，其電子可在整個(gè)碳原子平面中運(yùn)動；③層間距離較遠(yuǎn)（335pm），靠范德華力維系④石墨晶體中既有共價(jià)鍵，又有金屬鍵，還有范德華力。石墨的結(jié)構(gòu)特征：在石墨晶體里64石墨

1、石墨為什么很軟？

2、石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高（高于金剛石）？3、石墨屬于哪類晶體？為什么？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。石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間既有C-C鍵又有大π鍵，故熔沸點(diǎn)很高。由于金剛石內(nèi)只有C-C鍵沒有大π鍵，所以石墨的熔點(diǎn)高于金剛石。石墨為混合晶體（或過渡型晶體）。石墨1、石墨為什么很軟？3、石墨屬于哪類晶體？為什么？石65第三節(jié)：金屬晶體ppt課件66晶體類型分子晶體原子晶體離子晶體金屬晶體晶體粒子分子原子陰、陽離子金屬陽離子、自由電子粒子間作用力分子間作用力共價(jià)鍵離子鍵金屬鍵熔沸點(diǎn)硬度較低一般較軟很高很硬較高較硬差異很大溶解性相似相溶一般難溶解一般溶于水，難溶于有機(jī)溶劑難溶延展性差差差強(qiáng)導(dǎo)電情況晶體和熔融態(tài)不導(dǎo)電，部分溶于水導(dǎo)電一般不導(dǎo)電，少數(shù)為半導(dǎo)體固體不導(dǎo)電，熔化或溶于水導(dǎo)電良導(dǎo)體小結(jié)1：四種晶體的比較晶體類型分子晶體原子晶體離子晶體金屬晶體晶體粒子分67離子晶體原子晶體分子晶體1.活潑金屬氧化物（K2O、Na2O2）2.強(qiáng)堿（NaOH、KOH、Ba(OH)23.絕大多數(shù)的鹽類1.金剛石、晶體硅、晶體硼2.SiC

、SiO2晶體、BN晶體1.大多數(shù)非金屬單質(zhì):X2,O2,H2,S8,P4,C60

（除金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼外）2.氣態(tài)氫化物:H2O,NH3,CH4,HX3.非金屬氧化物:CO2,SO2,NO2（除SiO2外）4.酸:H2SO4,HNO35.大多數(shù)有機(jī)物:乙醇，蔗糖（除有機(jī)鹽）小結(jié)2：典型的晶體類別離子晶體原子晶體分子晶體1.活潑金屬氧化物