專題微粒間作用力與物質性質

1、1 / 6專題3微粒間作用力與物質性質 第一單元金屬鍵和金屬晶體1、金屬的分類設問大多數(shù)金屬單質都有較高的熔點，說明了什么？金屬能導電又說明了什么？答案：說明金屬晶體中存在著強烈的相互作用。金屬具有導電性，說明金屬晶體中存在著能夠自由流動的電子。分析：通常情況下，金屬原子的部分或全部外圍電子受原子核的束縛比較弱，在金屬晶體內部，它們可以 從金屬原子上 脫落”下來的價電子，形成自由流動的電子。這些電子不是專屬于某幾個特定的金屬離子，是 均勻分布于整個晶體中。一、金屬鍵與金屬的物理性質1金屬鍵（1）定義：金屬離子和自由電子之間的強烈的相互作用。（2）形成：成鍵微粒：金屬陽離子和自由電子存在：金屬單

2、質和合金中（3）方向性：無方向性2.金屬的物理性質具有金屬光澤，能導電，導熱，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鍵和金屬原子的堆砌方式所導致的（1）導電性（2）導熱性（3）延展性導電物質電解質金屬晶體狀態(tài)溶液或熔融液固態(tài)或液態(tài)導電粒子陰離子和陽離子自由電子升溫時導電能力增強減弱導電本質電解過程自由電子的定向移動共性金屬晶體與性質的關系導電性在金屬晶體中，存在許多自由電子，自由電子在外加電場的作用下，自由電子定向 運動，因而形成電流導熱性由于金屬晶體中自由電子運動時與金屬離子碰撞并把能量從溫度高的部分傳導溫度 低的部分，從而使整塊金屬達到相同的溫度延展性由于金屬晶體中金屬鍵是沒

3、有方向性的，各原子層之間發(fā)生相對滑動以后，仍保持 金屬鍵的作用，因而在一定外力作用下，只發(fā)生形變而不斷裂3、金屬的熔點部分金屬的熔點金屬NaMgAlCr熔點/C97.56506601900設問為什么金屬晶體熔點差距如此巨大？結論：金屬晶體內部微粒之間的作用存在差異，即金屬的熔點高低與金屬鍵的強弱有關。設問影響金屬鍵的強弱的因素是什么呢？金屬的熔點、硬度與金屬鍵的強弱有關，金屬鍵的強弱又可以用原子化熱來衡量。原子化熱是指 固體完全氣化成相互遠離的氣態(tài)原子時吸收的能量。根據(jù)下表的數(shù)據(jù)，請你總結影響金屬鍵的因素金屬NaMgAlCr原子外圍電子排布3s13s23s23p13d54s1原子半徑/pm18

4、6160143.1124.9原子化熱/kJ mol-1108.4146.4326.4397.5熔點/C97.565066019001mol金屬2 / 64.影響金屬鍵強弱的因素(1) 金屬元素的原子半徑(2) 單位體積內自由電子的數(shù)目一般而言：金屬元素的原子半徑越小，單位體積內自由電子數(shù)目越大，金屬鍵越強，金屬晶體的硬度 越大，熔、沸點越高。如：同一周期金屬原子半徑越來越小，單位體積內自由電子數(shù)增加，故熔點越來越高，硬度越來越大；同 一主族金屬原子半徑越來越大，單位體積內自由電子數(shù)減少，故熔點越來越低，硬度越來越小。練習1下列有關金屬鍵的敘述錯誤的是(B )A.金屬鍵沒有方向性B.金屬鍵是金屬

5、陽離子和自由電子之間存在的強烈的靜電吸引作用C.金屬鍵中的電子屬于整塊金屬D.金屬的性質和金屬固體的形成都與金屬鍵有關2.金屬鍵的強弱與金屬價電子數(shù)的多少有關，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，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(B)A. Li Na K B. Na Mg AIC. Li Be Mg D. Li Na Mg晶體1.晶體(1)定義:通過結晶過程形成的具有規(guī)則幾何外形的固體叫晶體。 通常情況下，大多數(shù)金屬單質及其合金也是晶體。2.晶胞晶體的最小重復單元，通過晶胞在空間平移無隙地堆砌而成的晶體。整塊晶體是由完全等同的晶胞無 隙并置

6、堆積而成?！盁o隙并置”即一個晶胞與它的比鄰晶胞是完全共頂角、共面、共棱、取向一致，無間 隙，從一個晶胞到另一個晶胞只需平移，不需轉動。如 C1- NaNa.C丄可以選為晶胞的多面體很多，只要它們可無隙并置地充滿整個微觀空間，即具有平移性，都可以選 取，但應強調指出，若不指明，三維的習用晶胞”都是平行六面體。如金屬鎂，在歷史上曾用六方柱作為它的晶胞，而有人說，一個六方柱體晶胞包含三個布拉維晶胞。實際上這種說法是錯誤的，我們只能選取任 何一個平行六面體為晶胞，而不能同時選三個，因為在同一個六方柱體里的三個平行六面體盡管無隙并 置，從一個平行六面體到另一個平行六面體需要轉動，并非平移關系。忠告：永遠

7、不要把晶胞看成孤立的多面體，而應視為晶體微觀空間中的一個單元，看見它，就要想像它的 上下左右前后有完全相同的晶胞。思考:3 / 64、球的密堆積球的密堆積：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結合的晶體中，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構。密堆積方式因充分利用了空間，而 使體系的勢能盡可能降低，而結構穩(wěn)定。直徑相等的圓球狀金屬原子在三維空間緊密地堆積，稱為等徑球的堆積。II型非密置層密置層行列對齊四球一空非最緊密排列行列相錯三球一空最緊密排列1空隙數(shù)2計算：三球成一個隙，每球6個隙，實際有62空隙/一球3球數(shù)1三維堆積：按照非密置層和

8、密置層的方式在三維空間堆積，就得到金屬晶體的4種基本堆積方式：簡單立方、體心立方、面心立方密堆積、六方密堆積。（1）非密置：I.簡單立方堆積總結：長方體晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻：頂 拓展：-1/8棱-1/4面-1/2丿心-1金剛石 ci-oNa+NaCl一維堆積:二維堆積:4 / 6以便萸好地考察這種堆枳的晶胞形成簡單立方晶胞，配位數(shù)=6，空間利用率較低52%，金屬釙(Po)采取這種堆積方式。(球體計算公43、式：r)3n.體心立方堆積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、Na、Cr、Mo、W等。配位數(shù)=8,空間利用率=6

9、8.02%。(2)密置：IJLUUJJJJ相鄰非密蓋層原子的原子核在同一直線上的堆積為漬晰起見我們使金屬原子不相接姬,6bb5 / 6一層等徑圓球的堆積方式：在一個層中，最緊密堆積方式是，一個球與周圍六個球相切，中心的周圍形成六個凹位。6 / 6二層等徑圓球的堆積方式：對第一層來講最緊密的堆積方式是將球對準1,3,5位。（6位，其情形是一樣的）第三層球有2種放法，第一種是每個球正對第一層：若第一層為A，第二層為B,ABAB重復下去，這樣形成的堆積稱六方最密堆積，配位數(shù)12（同層6,上下層各3 ）。74.05%。已知a=bzc :- = : =90,=120在晶胞中有兩個球證明：在圖中ABDC四球緊密接觸成正四面體，所以ABDQ是邊長為a的正四面體。所以邊長的正四面體高的2倍?？芍猚=1.633a晶胞體積為：AB.AQ.c.sin600而球的體積為：24二（-）33224二(a)3-32二74.05%a a 1.633