高中化學(xué)人教版選修3課件第三章第3節(jié)金屬晶體（系列三）

人教版選修三第3節(jié)金屬晶體第三章晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)Ti金屬樣品一、金屬晶體1、定義：2、最小微粒：3、微粒間的作用關(guān)系:——金屬鍵4、熔化和沸騰時破壞的作用關(guān)系

——金屬鍵通過金屬陽離子與自由電子之間的較強作用形成的單質(zhì)晶體。金屬陽離子與自由電子1、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。

2、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3、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。二、金屬晶體的共性容易導(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?【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、電子氣理論對金屬的物理性質(zhì)的解釋1.對金屬導(dǎo)電性的解釋思考交流【討論2】金屬為什么易導(dǎo)熱？

自由電子在運動時經(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.對金屬導(dǎo)熱性的解釋【討論3】金屬為什么具有較好的延展性？金屬晶體受外力作用時，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.對金屬延展性的解釋4.對金屬光澤和顏色的解釋

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，所以一般呈黑灰色。金屬晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系

導(dǎo)電性導(dǎo)熱性延展性金屬離子和自由電子自由電子在外加電場的作用下發(fā)生定向移動自由電子與金屬離子碰撞傳遞熱量晶體中各原子層相對滑動仍保持相互作用小結(jié)四、金屬晶體的判定金屬晶體最小微粒金屬陽離子和自由電子固態(tài)金屬單質(zhì)及其合金物質(zhì)類別金屬晶體的共性五、決定金屬晶體熔沸點高低及硬度大小的因素金屬鍵的強弱

——金屬鍵越強，熔沸點越高，硬度越大。金屬陽離子半徑越小，所帶電荷越多，金屬鍵越強。硬度：Na＜Mg＜Al

熔點：Na＜Mg＜Al

沸點：Na＜Mg＜Al一、金屬晶體1、定義：2、最小微粒：3、微粒間的作用關(guān)系:4、熔化和沸騰時破壞的作用關(guān)系二、金屬晶體的共性三、電子氣理論對金屬的物理性質(zhì)的解釋四、金屬晶體的判定五、決定金屬晶體熔沸點高低及硬度大小的因素金屬之最熔點最低的金屬是--------汞[-38.87℃]熔點最高的金屬是--------鎢[3410℃]密度最小的金屬是--------鋰[0.53g/cm3]密度最大的金屬是--------鋨[22.57g/cm3]硬度最小的金屬是--------銫[0.2]硬度最大的金屬是--------鉻[9.0]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[鉑絲直徑：mm]展性最好的金屬是--------金[金箔厚：mm]資料卡片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)體下列說法錯誤的是（）A、鎂的硬度大于鋁B、鎂的熔沸點低于鈣C、鎂的硬度大于鉀D、鈣的熔沸點高于鉀AB【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，熔點很低

B、固體或熔融態(tài)易導(dǎo)電，熔點較高

C、由共價鍵結(jié)合成網(wǎng)狀晶體，熔點很高

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

金屬晶體四、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)：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。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。空間利用率：空間被晶格質(zhì)點占據(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。I型II型配位數(shù)為4配位數(shù)為6密置層非密置層12341234562.金屬晶體的原子在二維平面的堆積模型（1）非密置層在三維空間堆積非最緊密堆積，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63.金屬晶體的原子在三維空間的堆積模型a.簡單立方堆積：金屬原子半徑r與正方體邊長a的關(guān)系：aaaaa=2rb.鉀型----體心立方堆積：這種堆積晶胞是一個體心立方，每個晶胞含

個原子，空間利用率也不高（68%），屬于非密置層堆積，配位數(shù)為

，如堿金屬、Fe等采取這種堆積方式。28金屬原子半徑r與正方體邊長a的關(guān)系：aaaa2ab=4rb=3aa=4r3b2a123456

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，思考：第三層如何才能作到密置層的堆積呢？金屬晶體的兩種最密堆積方式──鎂型和銅型鎂型和銅型鎂型銅型123456123456a.鎂型123456

第三層的一種排列方式，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。（2）密置層在三維空間堆積----六方最密堆積六方最密堆積

下圖是鎂型緊密堆積的前視圖ABABA123456123456789101112

這種堆積晶胞空間利用率高（74%），屬于最密置層堆積，配位數(shù)為

，許多金屬（如Mg、Zn、Ti等）采取這種堆積方式。12金屬原子的半徑r與六棱柱的邊長a、高h(yuǎn)的關(guān)系：a=2rahh=a632123456123456b.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----面心立方最密堆積123456銅型BCA銅型邊長為

a面對角線邊長為

a＝4r金屬原子半徑r與正方體邊長a的關(guān)系：123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC空間利用率也為74％，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堆積方式晶胞類型空間利用率配位數(shù)實例面心立方最密堆積簡單立方堆積體心立方密堆積六方最密堆積面心立方六方體心立方簡單立方74%74%68%52％121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo堆積方式及性質(zhì)小結(jié)1.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

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CB【練習(xí)】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)的熔沸點從上到下逐漸降低，而鹵素單質(zhì)的熔沸點從上到下卻升高？B5.下列生活中的問題，不能用金屬鍵知識解釋的是（）

A.用鐵制品做炊具

B.用金屬鋁制成導(dǎo)線

C.用鉑金做首飾

D.鐵易生銹D6.下列物質(zhì)中含有金屬鍵的是()A、金屬鋁B、合金C、NaOHD、NH4ClAB7.金屬鍵的強弱與金屬價電子數(shù)的多少有關(guān)，價電子數(shù)越多金屬鍵越強；與金屬陽離子的半徑大小也有關(guān)，金屬陽離子的半徑越大，金屬鍵越弱。據(jù)此判斷下列金屬熔點逐漸升高的是（）A、LiNaKB、NaMgAlC、LiBeMgD、LiNaMgB8.下列有關(guān)金屬晶體敘述正確的是（）A、常溫下金屬單質(zhì)都以金屬晶體形式存在B、金屬離子與自由電子之間的強烈作用，在一定外力作用下，不因形變而消失C、鈣的熔、沸點低于鉀D、溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好B9.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C.金屬元素在不同化合物中的化合價均不同D.金屬單質(zhì)的熔點總是高于分子晶體√10.某些金屬晶體(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式緊密堆積，即在晶體結(jié)構(gòu)中可以劃出一塊正立方體的結(jié)構(gòu)單元，金屬原子處于正立方體的八個頂點和六個側(cè)面上，試計算這類金屬晶體中原子的空間利用率?？臻g利用率計算例：計算體心立方晶胞中金屬原子的空間利用率。

解：體心立方晶胞：中心有1個原子，8個頂點各1個原子，每個原子被8個晶胞共享。每個晶胞含有幾個原子:1+8×1/8=2

設(shè)原子半徑為r、晶胞邊長為a，根據(jù)勾股定理，得：2a2+a2=(4