金屬晶體和離子晶體

第三章晶體(jīngtǐ)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三節(jié)金屬(jīnshǔ)晶體共四十四頁金屬(jīnshǔ)晶體金屬(jīnshǔ)離子自由電子共四十四頁1、金屬鍵的定義：金屬離子(lízǐ)和自由電子之間的強烈的相互作用，叫金屬鍵。（1）金屬鍵的成鍵微粒是金屬陽離子和自由電子。（2）金屬鍵存在于金屬單質(zhì)和合金中。（3）金屬鍵沒有方向性也沒有飽和性。一、金屬(jīnshǔ)的結(jié)構(gòu)共四十四頁2、金屬晶體的定義：通過金屬離子(lízǐ)與自由電子之間的較強的相互作用形成的晶體。（1）在晶體中，不存在單個分子（2）金屬陽離子被自由電子所包圍。

共四十四頁3、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電的“電子氣”，金屬原子則“浸泡”在“電子氣”的“海洋”之中。二、金屬共同(gòngtóng)的物理性質(zhì)容易導電、導熱、有延展性、有金屬光澤等。共四十四頁三、金屬(jīnshǔ)晶體的結(jié)構(gòu)與金屬(jīnshǔ)性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系

導電性導熱性延展性金屬離子和自由電子自由電子(zìyóudiànzǐ)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共四十四頁資料(zīliào)金屬(jīnshǔ)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]共四十四頁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(zìyóudiànzǐ)間的相互作用

D.金屬原子與自由電子(zìyóudiànzǐ)間的相互作用金屬能導電的原因是（）

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(liànxí)CB共四十四頁金屬晶體的原子(yuánzǐ)堆積模型（1）幾個概念緊密堆積：微粒之間的作用力使微粒間盡可能的相互接近(jiējìn)，使它們占有最小的空間

配位數(shù)：在晶體中與每個微粒緊密相鄰的微粒個數(shù)空間利用率：晶體的空間被微粒占滿的體積百分數(shù)，用它來表示緊密堆積的程度共四十四頁金屬(jīnshǔ)晶體原子平面排列方式有幾種？非密置層探究A143213642A5密置層配位(pèiwèi)數(shù)為4配位數(shù)為6共四十四頁（2）金屬晶體的原子在三維空間堆積(duījī)模型①簡單立方(lìfāng)堆積（Po）共四十四頁簡單(jiǎndān)立方堆積共四十四頁空間(kōngjiān)利用率的計算

1、空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、離子(lízǐ)或分子在整個晶體空間中所占有的體積百分比。

球體積空間利用率=

100%

晶胞體積（1）計算晶胞中的微粒數(shù)2、空間利用率的計算步驟：（2）計算晶胞的體積共四十四頁簡單(jiǎndān)立方堆積立方體的棱長為a，球的半徑(bànjìng)為ra過程：1個晶胞中平均含有1個原子V球=V晶胞=a3=8r3空間利用率==52%共四十四頁2、體心(tǐxīn)立方堆積-----鉀型金屬晶體的堆積方式──體心立方堆積

非密置層的另一種(yīzhǒnɡ)堆積是將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中（IA，VB，VIB）共四十四頁配位數(shù)：空間占有率：每個晶胞(jīnɡbāo)含原子數(shù)：868%2共四十四頁體心立方(lìfāng)堆積ab空間(kōngjiān)利用率=a共四十四頁123456

第二層對第一層來講最緊密的堆積(duījī)方式是將球?qū)?/p>

1，3，5位。(或?qū)?，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(jǐnmì)的堆積方式。思考：密置層的堆積方式有哪些？共四十四頁

下圖是此種六方緊密堆積(duījī)的前視圖ABABA

第一種是將第三層的球?qū)?duìzhǔn)第一層的球。123456

于是每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式，形成六方緊密堆積。

配位數(shù)

。(同層

，上下層各

。)1263共四十四頁

第二種是將第三層的球?qū)实谝粚拥?/p>

2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是C層。123456123456123456共四十四頁此種立方緊密(jǐnmì)堆積的前視圖ABCAABC

第四層再排A，于是形成ABCABC三層一個周期(zhōuqī)。得到面心立方堆積。

配位數(shù)

。(同層

，上下層各

)1263123456共四十四頁鎂型（六方緊密(jǐnmì)堆積）123456789101112這種堆積晶胞屬于最密置層堆積，配位(pèiwèi)數(shù)為

，許多金屬（如Mg、Zn、Ti等）采取這種堆積方式。12共四十四頁1200平行六面體每個晶胞(jīnɡbāo)含

個原子2共四十四頁12銅型（面心立方(lìfāng)緊密堆積）1234567891011這種堆積晶胞屬于最密置層堆集，配位數(shù)為

，許多(xǔduō)金屬（如Cu、Ag、Au等）采取這種堆積方式。12共四十四頁BCAAABC共四十四頁（3）面心立方(lìfāng)：在立方(lìfāng)體頂點的微粒為8個晶胞共有，在面心的為2個晶胞共有。微粒(wēilì)數(shù)為：8×1/8+6×1/2=4空間利用率：=74.05%共四十四頁堆積方式晶胞類型空間利用率配位數(shù)實例面心立方(lìfāng)最密堆積堆積(duījī)方式及性質(zhì)小結(jié)簡單立方堆積體心立方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共四十四頁

已知金屬銅為面心立方晶體，如圖所示，銅的相對(xiāngduì)原子質(zhì)量為M，密度為ρ，試求（1）圖中正方形邊長a，（2）銅的金屬半徑raarrorr提示(tíshì)：數(shù)出面心立方中的銅的個數(shù)：晶胞的密度等于晶體的密度鞏固練習共四十四頁第三章晶體的結(jié)構(gòu)(jiégòu)與性質(zhì)第四節(jié)離子(lízǐ)晶體授課人榆中一中李翻紅共四十四頁課程標準要求(yāoqiú)共四十四頁思考(sīkǎo)：1、分子晶體是由什么(shénme)粒子構(gòu)成的？粒子間是什么(shénme)樣的作用力？2、原子晶體是由什么粒子構(gòu)成的？粒子間是什么樣的作用力？3、如圖是NaCl晶體晶胞模型，試著就此總結(jié)出離子晶體是由什么粒子構(gòu)成的？粒子間是什么樣的作用力？共四十四頁一、離子(lízǐ)晶體1、定義：由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體(jīngtǐ)。2、構(gòu)成粒子：陰、陽離子3、相互作用力：離子鍵（靜電作用）共四十四頁4、離子(lízǐ)晶體的結(jié)構(gòu)特征：（1）離子鍵沒有飽和性和方向性，在晶體中陰陽離子盡可能采取(cǎiqǔ)最密堆積（2）離子晶體中不存在單獨的分子，化學式代表陰陽離子最簡個數(shù)比共四十四頁5、常見(chánɡjiàn)的離子晶體：強堿(qiánɡjiǎn)

NaOHBa(OH)2等大多數(shù)的鹽BeCl2AlCl3除外活潑金屬氧化物Na2OCaOMgO等共四十四頁---Cl----Na+NaCl的晶體結(jié)構(gòu)模型(móxíng)共四十四頁①與Na+等距離(jùlí)且最近Cl-

有

個，即Na+的配位數(shù)

。②與Cl-等距離(jùlí)且最近Na+

有

個，即Cl-的配位數(shù)為

。6666③與Cl-等距離且最近Cl-有

個④與Na+

等距離且最近Na+

有

個1212幾種典型的離子晶體晶胞類型共四十四頁---Cs+---Cl-CsCl的晶體結(jié)構(gòu)及晶胞(jīnɡbāo)構(gòu)示意圖Cs+周圍(zhōuwéi)距離最近的Cl-有

個，Cl-周圍最近的Cs+有

個Cs+周圍距離最近的Cs+有

個，Cl-周圍最近的Cl-

有

個8866共四十四頁思考(sīkǎo)：NaCl、CsCl兩種離子晶體中陽離子和陰離子的配位數(shù)不相等(xiāngděng),所以晶體結(jié)構(gòu)是不同的離子晶體陰離子的配位數(shù)陽離子的配位數(shù)NaClCsCl6688共四十四頁你認為是什么因素決定了離子晶體(jīngtǐ)中離子的配位數(shù)？晶體NaClCsCl半徑比r+/r-0.525（0.4~0.7）0.934（0.7~1.0）配位數(shù)68共四十四頁6、決定離子(lízǐ)晶體結(jié)構(gòu)的因素⑴幾何因素晶體中正負離子的半徑比⑵電荷(diànhè)因素晶體中正負離子的電荷比⑶鍵性因素離子鍵的純粹程度共四十四頁(3)CaF2型晶胞(jīnɡbāo)①Ca2+的配位(pèiwèi)數(shù)：②F-的配位數(shù)：③一個CaF2晶胞中平均含：

4個Ca2+和8個F-84CaF晶胞上面心圖示為CaF2晶胞的1/8,觀察點為上左前方共四十四頁晶格(jīnɡɡé)能定義：氣態(tài)離子形成1摩離子晶體時釋放的能量。晶格能的大小(dàxiǎo)與陰、陽離子所帶電荷的乘積成正比，與陰、陽離子間的距離成反比。簡言之,晶格能的大小與離子帶電量成正比,與離子半徑成反比.

晶格能越大：形成的離子晶體越穩(wěn)定；（離子鍵越強）熔點越高；硬度越大。仔細閱讀表3—8，分析晶格能的大小與離子晶體的熔點有什么關(guān)系？離子晶體的晶格能與哪些因素有關(guān)？共四十四頁⑴熔沸點較高⑵硬度較大⑶固態(tài)不導電，水溶液或者熔化(rónghuà)時能導電⑷一般易溶于水，而難溶于非極性溶劑

離子晶體的物理(wùlǐ)特性小結(jié)：⑴一般而言，陰陽離子半徑越小，所帶電荷越多，離子鍵越強，晶體熔沸點越高，硬度越大