蘇教版選修三 專題3第1單元 金屬鍵金屬晶體 課件（38張）.ppt

一 已學(xué)過(guò)的金屬知識(shí) 1 金屬的分類 1 黑色金屬和有色金屬 2 重金屬和輕金屬4 5g cm3 3 稀有金屬和常見金屬 2 金屬元素在周期表中的位置及原子結(jié)構(gòu)特征 二 金屬鍵描述金屬鍵的最簡(jiǎn)單的理論是 電子氣 理論 該理論把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的 電子氣 這些電子不是專屬于某幾個(gè)特定的金屬離子 而是均勻分布于整個(gè)晶體中 被所有原子共用 從而把所有的金屬原子維系在一起 金屬原子則 浸泡 在 電子氣 的 海洋 中 1 定義 金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用 2 形成成鍵微粒 金屬陽(yáng)離子和自由電子存在 金屬單質(zhì)和合金中3 方向性 無(wú)方向性 4 金屬的共性 具有金屬光澤 能導(dǎo)電 導(dǎo)熱 具有良好的延展性 金屬的這些共性是有金屬晶體中的化學(xué)鍵和金屬原子的堆砌方式所導(dǎo)致的 1 導(dǎo)電性 2 導(dǎo)熱性 3 延展性 通常情況下金屬內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)是不固定的 但在外加電場(chǎng)的作用下會(huì)定向移動(dòng)形成電流 5 金屬的特性 注 金屬的熔點(diǎn)硬度和金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān) 金屬鍵的強(qiáng)弱又可以用原子化熱來(lái)衡量 原子化熱是指1mol金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時(shí)吸收的能量 部分金屬的原子半徑 原子化熱和熔點(diǎn) 6 影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素 1 金屬元素的原子半徑 2 單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目如 同一周期金屬原子半徑越來(lái)越小 單位體積內(nèi)自由電子數(shù)增加 故熔點(diǎn)越來(lái)越高 硬度越來(lái)越大 同一主族金屬原子半徑越來(lái)越大 單位體積內(nèi)自由電子數(shù)減少 故熔點(diǎn)越來(lái)越低 硬度越來(lái)越小 黃鐵礦 螢石 水晶 綠色魚眼石 菱錳礦 三 金屬晶體 1 晶體 1 定義 通過(guò)結(jié)晶過(guò)程形成的具有規(guī)則幾何外形的固體叫晶體 2 其結(jié)構(gòu)特征是內(nèi)部的微粒在三維空間的排布具有特定的周期性 即隔一定距離重復(fù)出現(xiàn) 2 晶胞 能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重復(fù)單元3 原子的密堆積方式 密堆積的定義 密堆積 由無(wú)方向性的金屬鍵 離子鍵和范德華力等結(jié)合的晶體中 原子 離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數(shù)高 能充分利用空間的堆積密度最大的那些結(jié)構(gòu) 密堆積方式因充分利用了空間 而使體系的勢(shì)能盡可能降低 而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 這樣得到的是簡(jiǎn)單立方堆積 自然界只有釙 po 采用這種排列 這是非密置層另一種堆積方式 將上層金屬填入下層金屬原子形成的凹穴中 得到的是體心立方堆積 如金屬k等 第二層對(duì)第一層來(lái)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(duì)第一 二層來(lái)說(shuō) 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?jī)蓪有纬梢粋€(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 六方最密堆積分解圖 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(gè)周期 得到面心立方堆積 配位數(shù)12 同層6 上下層各3 abcabc形式的堆積 為什么是面心立方堆積 我們來(lái)加以說(shuō)明 面心立方最密堆積分解圖 鎂型 六方堆積 銅型 面心立方堆積 4 晶胞中金屬原子數(shù)目的計(jì)算 平均值 頂點(diǎn)占1 8 棱占1 4 面心占1 2 體心占1 金晶體的最小重復(fù)單元 也稱晶胞 是面心立方體 即在立方體的8個(gè)頂點(diǎn)各有 個(gè)金原子 各個(gè)面的中心有一個(gè)金原子 每個(gè)金原子被相鄰的晶胞所共有 如圖 金原子的直徑為d 用na表示阿伏加德羅常數(shù) m表示金的摩爾質(zhì)量 1 金晶體每個(gè)晶胞中含有個(gè)金原子 2 欲計(jì)算一個(gè)晶胞的體積 除假定金原子是鋼性小球外 還應(yīng)假定 3 一個(gè)晶胞的體積是多少 4 金晶體的密度是多少 晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示 則頂點(diǎn)上原子被 個(gè)晶胞共有 側(cè)棱上的原子被 個(gè)晶胞所共有 頂面棱上的原子被 個(gè)晶胞所共有 思考 如果晶胞結(jié)構(gòu)為六棱柱 結(jié)果如何 12 6 4 晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成的正二十面體的原子晶體 其中含有20個(gè)等邊三角形和一定數(shù)目的頂角 每個(gè)頂角上各有一個(gè)原子 試觀察右邊圖形 回答 這個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元由個(gè)硼原子組成 鍵角是 共含有個(gè)b b鍵 12 30 最近發(fā)現(xiàn)一種由某金屬原子m和非金屬原子n構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子 如圖所示 頂角和面心的原子是m原子 棱的中心和體心的原子是n原子 它的化學(xué)式為 a b mnc d 條件不夠 無(wú)法寫出化學(xué)式 c 5 合金 1 定義 把兩種或兩種以上