第三節(jié)金屬晶體

第三節(jié)金屬晶體第1頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月Ti金屬樣品第2頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

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)成金屬的粒子有哪些？第3頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月組成粒子：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“有陽離子而無陰離子”是金屬獨(dú)有的特性。作用力：金屬單質(zhì)中不存在單個分子或原子。第4頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬晶體：通過金屬鍵作用形成的單質(zhì)晶體常溫下，絕大多數(shù)金屬單質(zhì)和合金都是金屬晶體，但汞除外，因汞在常溫下呈液態(tài)。金屬晶體的熔沸點(diǎn)差別較大。熔化時破壞的作用力：金屬鍵金屬陽離子半徑越小，所帶電荷數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高，硬度越大。第5頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)下列說法錯誤的是（）A、鎂的硬度大于鋁B、鎂的熔沸點(diǎn)低于鈣C、鎂的硬度大于鉀D、鈣的熔沸點(diǎn)高于鉀AB第6頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)下列四中有關(guān)性質(zhì)的描述，可能是金屬晶體的是（）A、有分子間作用力結(jié)合而成，熔點(diǎn)很低B、固體或熔融態(tài)易導(dǎo)電，熔點(diǎn)較高C、由共價鍵結(jié)合成網(wǎng)狀晶體，熔點(diǎn)很高D、固體不導(dǎo)電，熔融態(tài)也不導(dǎo)電，但溶于水后能導(dǎo)電B第7頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

金屬鍵的成鍵微粒：金屬陽離子和自由電子。存在于金屬單質(zhì)和合金中。金屬鍵的特征：自由電子可以在整塊金屬中自由移動，因此金屬鍵沒有方向性和飽和性。金屬鍵金屬鍵的本質(zhì)：“電子氣理論”(自由電子理論)金屬原子脫落來的價電子形成遍布整個晶體的“電子氣”,被所有原子所共用，從而把所有的原子維系在一起。第8頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月【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。導(dǎo)電性隨溫度升高而降低。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9頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月【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10頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月【討論3】金屬為什么具有較好的延展性？晶體受外力作用時，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)生相對滑動之后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不斷裂，因此，金屬有良好的延展性。3、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系第11頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月4、金屬晶體結(jié)構(gòu)具有金屬光澤和顏色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。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。第12頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(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作用力構(gòu)成微粒物理性質(zhì)熔沸點(diǎn)硬度導(dǎo)電性實例金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅Ar、S等Au、Fe、Cu、鋼鐵等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)的晶體共價鍵原子很大很高無（硅為半導(dǎo)體）分子分子間以范德華力相結(jié)合而成的晶體范德華力很低很小無通過金屬鍵形成的晶體金屬鍵金屬陽離子和自由電子差別較大差別較大導(dǎo)體第13頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月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14頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月下列敘述正確的是（）

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15頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月石墨能導(dǎo)電的原因：

這是因為石墨晶體中存在自由電子，可以在整個碳原子的平面上運(yùn)動，但是電子不能從一個平面跳躍到另一個平面，所以石墨能導(dǎo)電，并且沿層的平行方向?qū)щ娦詮?qiáng)。這也是晶體各向異性的表現(xiàn)。石墨中微粒間的作用：

碳原子間存在共價鍵和金屬鍵，層與層之間存在范德華力石墨屬于哪類晶體？

石墨為混合鍵型晶體第16頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月資料金屬之最熔點(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17頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

金屬晶體（第二課時）第18頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月三、金屬晶體的原子堆積模型

由于金屬鍵沒有方向性，每個金屬原子中的電子分布基本是球?qū)ΨQ的，所以可以把金屬晶體看成是由直徑相等的圓球的三維空間堆積而成的。1、理論基礎(chǔ)：第19頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月堆積原理：

組成晶體的金屬原子在沒有其他因素影響時，在空間的排列大都遵循緊密堆積原理。這是因為金屬鍵沒有方向性，因此都趨向于使金屬原子吸引更多的其他原子分布于周圍，并以緊密堆積方式降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定。第20頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月緊密堆積：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?？臻g利用率：空間被晶格質(zhì)點(diǎn)占據(jù)的百分?jǐn)?shù)。用來表示緊密堆積的程度。配位數(shù)：在密堆積中，一個原子或離子周圍距離最近且相等的原子或離子的數(shù)目。第21頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2、二維堆積I型II型配位數(shù)為4配位數(shù)為6密置層非密置層1234123456第22頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）.簡單立方堆積：4、金屬晶體基本構(gòu)型非最緊密堆積，空間利用率低（52%）配位數(shù)是

個.只有金屬（Po）采取這種堆積方式6第23頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）鉀型----體心立方堆積：這種堆積晶胞是一個體心立方，每個晶胞每個晶胞含

個原子，空間利用率不高（68%），屬于非密置層堆積，配位數(shù)為

，許多金屬（如Na、K、Fe等）采取這種堆積方式。28第24頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月123456

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。思考：密置層的堆積方式有哪些？第25頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬晶體的兩種最密堆積方式──鎂型和銅型（3）鎂型和銅型鎂型銅型第26頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月123456123456鎂型123456

第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層每一個球，于是每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式。第27頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

下圖是鎂型緊密堆積的前視圖ABABA123456第28頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月123456123456銅型

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。412356第29頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月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三層一個周期。得到面心立方堆積。

配位數(shù)12

。(同層6，上下層各3

)

下圖是銅型型緊密堆積的前視圖ACBACBA第30頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月鎂型123456789101112

這種堆積晶胞空間利用率高（74%），屬于最密置層堆集，配位數(shù)為

，許多金屬（如Mg、Zn、Ti等）采取這種堆積方式。12第31頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月1200平行六面體六方緊密堆積第32頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月123456銅型第33頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月銅型第34頁，課件共38頁，