高二化學(xué)：選修3：3.3金屬晶體（新）.ppt

Ti 金屬樣品 第三節(jié)金屬晶體 制作 劉建廷 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 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 半徑小 金屬鍵強(qiáng) 熔沸點高 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 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 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 三 金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系 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)動是沒有一定方向的 但在外加電場的條件下電子氣就會發(fā)生定向移動 因而形成電流 所以金屬容易導(dǎo)電 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 導(dǎo)熱是能量傳遞的一種形式 它必然是物質(zhì)運(yùn)動的結(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 金屬導(dǎo)熱性的解釋 電子氣 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 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 電子氣 自由電子 在熱的作用下與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 金屬延展性的解釋當(dāng)金屬受到外力作用時 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) 金屬的延展性 資料 金屬之最 熔點最低的金屬是 汞 熔點最高的金屬是 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 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 C 練習(xí) 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 C 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 B 4 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 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 發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度降到約4K 即 269 時汞的電阻 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 對應(yīng)的固體為金屬晶體 合金的特點 仍保留金屬的化學(xué)性質(zhì) 但物理性質(zhì)改變很大 熔點比各成份金屬的都低 強(qiáng)度 硬度比成分金屬大 有的抗腐蝕能力強(qiáng) 導(dǎo)電性比成分金屬差 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 簡單立方堆積 Po 金屬晶體的原子空間堆積模型1 簡單立方堆積 體心立方堆積 IA VB VIB 金屬晶體的原子空間堆積模型2 體心立方堆積 配位數(shù) 8 金屬晶體的原子空間堆積模型3 鎂型 銅型 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 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 下圖是此種六方緊密堆積的前視圖 A 第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球 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)12 同層6 上下層各3 六方密堆積 此種立方緊密堆積的前視圖 A 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 面心立方 鎂型 銅型 金屬晶體的兩種最密堆積方式 Po 釙 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 能力訓(xùn)練 2 關(guān)于 A族和 A族元素的下列說法中正確的是 A 同一周期中 A族單質(zhì)的熔點比 A族的高 B 濃度都是0 01mol L 1時 氫氧化鉀溶液的pH比氫氧化鋇的小 C 氧化鈉的熔點比氧化鎂的高 D 加熱時碳酸鈉比碳酸鎂易分解 3 有A B C三種元素 已知 4gA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個電子發(fā)生轉(zhuǎn)移 B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 元素C的氣態(tài)氫化物可與其最高價氧化物的水化物發(fā)生非氧化還原反應(yīng)生成鹽 1mol該鹽含42個電子 據(jù)此填寫下列空白 1 元素符號 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)時有 現(xiàn)象發(fā)生 生成物的電子式 它屬于 晶體 4 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