金屬晶體類型和性能分析

1、金屬晶體類型和性能分析2Ti金屬樣品金屬鍵3思考1: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、有金屬光澤等思考2:金屬為什么具有這些共同性質(zhì)呢?二、金屬的結(jié)構(gòu)1、電子氣理論：由于金屬原子的最外層電子數(shù)較少,容易失去電子成為金屬離子,金屬原子釋放出的價(jià)電子不專門屬于某個(gè)特定的金屬離子,而為許多金屬離子所共有,并在整個(gè)金屬中自由運(yùn)動(dòng),這些電子又稱為自由電子。金屬脫落下來的價(jià)電子幾乎均勻分布在整個(gè)晶體中，像遍布整塊金屬的“電子氣”，從而把所有金屬原子維系在一起。金屬鍵4組成粒子：金屬陽離子和自由電子2、金屬鍵：金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的

2、相互作用叫做金屬鍵（電子氣理論）3、金屬晶體：通過金屬鍵結(jié)合形成的單質(zhì)晶體。金屬單質(zhì)和合金都屬于金屬晶體微粒間作用力：金屬鍵特征：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(dòng)，使得金屬呈現(xiàn)出特有的屬性。金屬鍵54、電子氣理論對金屬的物理性質(zhì)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(dòng)是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下，自由電子定向運(yùn)動(dòng)形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。不同的金屬導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最強(qiáng)的三中金屬是：Ag、Cu、Al金屬導(dǎo)電性的解釋金屬鍵6 “電子氣”（自由電子）

3、在運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)，那個(gè)區(qū)域里的“電子氣”（自由電子）能量增加，運(yùn)動(dòng)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。金屬導(dǎo)熱性的解釋金屬鍵7 當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對滑動(dòng)，但不會(huì)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(dòng)以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變金屬鍵不易斷裂。因此，金屬都有良好的延展性。金屬延展性的解釋

4、自由電子+金屬離子金屬原子錯(cuò)位+金屬鍵8【總結(jié)】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(dòng)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(dòng)仍保持相互作用金屬鍵9(4)、金屬光澤和顏色金屬鍵 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(shí)，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，所以成黑色。10影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素： 金屬陽離子所帶電荷越多、離子半徑越小，金屬鍵越

5、強(qiáng)。 一般情況下，金屬晶體熔點(diǎn)由金屬鍵強(qiáng)弱決定。金屬鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)就相應(yīng)越高，硬度也越大。金屬鍵11【思考4】已知堿金屬元素的熔沸點(diǎn)隨原子序數(shù)的增大而遞減，試用金屬鍵理論加以解釋。 【思考5】試判斷鈉、鎂、鋁三種金屬熔沸點(diǎn)和硬度的大小。 同周期元素，從左到右，價(jià)電子數(shù)依次增大，原子（離子）半徑依次減弱，則單質(zhì)中所形成金屬鍵依次增強(qiáng)，故鈉、鎂、鋁三種金屬熔沸點(diǎn)和硬度的大小順序是：鈉鎂鋁。同主族元素價(jià)電子數(shù)相同（陽離子所帶電荷數(shù)相同），從上到下，原子（離子）半徑依次增大，則單質(zhì)中所形成金屬鍵依次減弱，故堿金屬元素的熔沸點(diǎn)隨原子序數(shù)的增大而遞減。金屬鍵12金屬晶體熔點(diǎn)變化規(guī)律1、金屬晶體熔點(diǎn)變化較大，

6、與金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽離子與自由電子之間的金屬鍵的強(qiáng)弱有密切關(guān)系熔點(diǎn)最低的金屬：汞（常溫時(shí)成液態(tài)）；熔點(diǎn)很高的金屬：鎢（3410）；鐵的熔點(diǎn)：1535 2、一般情況下，金屬晶體熔點(diǎn)由金屬鍵強(qiáng)弱決定： 金屬陽離子半徑越小，所帶電荷越多，自由電子越多， 金屬鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)就相應(yīng)越高，硬度也越大。但金屬性越弱如：K Na Mg Al Li Na K Rb Cs金屬鍵13知識(shí)回顧：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(diǎn)硬度導(dǎo)電性實(shí)例共價(jià)鍵范德華力金屬鍵原子分子金屬陽離子和自由電子很高很低差別較大很大很小差別較大無（硅為半導(dǎo)體）無導(dǎo)體相鄰原子之間以

7、共價(jià)鍵相結(jié)合而成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體分子間以范德華力相結(jié)合而成的晶體通過金屬鍵形成的晶體金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅 Ar、S等Au、Fe、Cu、鋼鐵等金屬鍵三.金屬晶體1.晶體(1)定義:通過結(jié)晶過程形成的具有規(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，而使體系的勢能

8、盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 二 金屬晶體的密堆積結(jié)構(gòu)思考：1、金屬原子在形成晶體時(shí)有幾種堆積方式？金屬晶體的原子平面堆積模型 （a）非密置層（b）密置層哪種排列方式圓球周圍剩余空隙最?。亢唵瘟⒎蕉逊e（Po）金屬晶體的原子空間堆積模型1金屬晶體的堆積方式簡單立方堆積 晶胞的形狀是什么？含幾個(gè)原子？體心立方堆積（ IA，VB，VIB）金屬晶體的原子空間堆積模型2金屬晶體的堆積方式鉀型三維堆積四種方式 簡單立方堆積鉀型體心立方由非密置層一層一層堆積而成123456 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， 關(guān)鍵是

9、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ABABA 第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球。123456 于是每兩層形成一個(gè)周期，即 AB AB 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 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。123456123456123456123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC 第四層再排 A，于是形成 ABC ABC 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 ) 鎂型銅型

10、金屬晶體的兩種最密堆積方式鎂型，六方堆積銅型，面心立方堆積金屬晶體的四中堆積模型對比三、金屬晶體的四種堆積模型對比堆積模型典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞簡單立方鉀型( bcp )鎂型(hcp)銅型(ccp)閱讀課文76資料卡片，并填寫下表三種典型立方晶體結(jié)構(gòu)簡單立方體心立方面心立方石墨是層狀結(jié)構(gòu)的混合型晶體 321、金屬晶體的形成是因?yàn)榫w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

11、定向移動(dòng) 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(dòng) D.金屬晶體在外加電場作用下可失去電子 CB金屬晶體的原子堆積模型333、下列生活中的問題，不能用金屬鍵知識(shí)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D金屬晶體的原子堆積模型344、下列物質(zhì)中含有金屬鍵的是 ( )A.金屬鋁 B.合金4ClAB金屬晶體的原子堆積模型355、金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬價(jià)電子數(shù)的多少有關(guān)，價(jià)電子數(shù)越多金屬鍵越強(qiáng)；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(diǎn)逐漸升高的是 （ ）A.Li Na K B.Na Mg AlC.

12、Li Be Mg D.Li Na MgB金屬晶體的原子堆積模型366、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(qiáng)烈作用，在一定外力作用下，不因形變而消失C.鈣的熔、沸點(diǎn)低于鉀D.溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好B金屬晶體的原子堆積模型第四節(jié) 離子晶體 1、了解羧酸、酯典型代表物的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要性質(zhì)及重要應(yīng)用?？键c(diǎn)要求：典型晶體探究乙 有 對稱軸；有與邊垂直的對稱面 黃色的面；有對稱中心 對稱性與晶體相同。甲乙甲 沒有與邊垂直的對稱面；沒有對稱中心 對稱性不能代表晶體。乙為NaCl的晶胞 。晶胞代表整個(gè)晶體， 無數(shù)個(gè)晶胞堆積起來，則得到

13、晶體鈉離子和氯離子的位置：鈉離子和氯離子位于立方體的頂角上，并交錯(cuò)排列。鈉離子：體心和棱中點(diǎn)；氯離子：面心和頂點(diǎn)，或者反之。氯化鈉型晶胞-Cl- Na+NaCl的晶體結(jié)構(gòu)模型在氯化鈉晶體中，假若鈉離子與周圍最近的氯離子的距離為a，每個(gè)鈉離子周圍最近且等距離的氯離子有6個(gè)，那么鈉離子有_個(gè),鈉離子之間的距離為_ 。 122aaab氯化銫型晶胞-Cs+-Cl-CsCl的晶體結(jié)構(gòu)示意圖返回原處決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素幾何因素晶體中正負(fù)離子的半徑比電荷因素晶體中正負(fù)離子的電荷比鍵性因素離子鍵的純粹因素二、晶格能定義：氣態(tài)離子形成1摩離子晶體時(shí)釋放的能量。晶格能的大小與陰、陽離子所帶電荷的乘積成正比，與陰

14、、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(qiáng)）熔點(diǎn)越高；硬度越大。仔細(xì)閱讀表38，分析晶格能的大小與離子晶體的熔點(diǎn)有什么關(guān)系？離子晶體的晶格能與哪些因素有關(guān)？zxxkw總結(jié)離子晶體有什么特點(diǎn)？無單個(gè)分子存在；NaCl不表示分子式。熔沸點(diǎn)較高，硬度較大，難揮發(fā)難壓縮。且隨著離子電荷的增加，核間距離的縮短，晶格能增大，熔點(diǎn)升高。一般易溶于水，而難溶于非極性溶劑。固態(tài)不導(dǎo)電，水溶液或者熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電。哪些物質(zhì)屬于離子晶體？強(qiáng)堿、部分金屬氧化物、部分鹽類。離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體存在微粒陰陽離子原子分子金屬

15、離子、自由電子微粒間作用離子鍵共價(jià)鍵范德華力金屬鍵主要性質(zhì)硬而脆，易溶于極性溶劑，熔化時(shí)能夠?qū)щ?，溶沸點(diǎn)高質(zhì)地硬，不溶于大多數(shù)溶劑，導(dǎo)電性差，熔沸點(diǎn)很高硬度小，水溶液能夠?qū)щ?，溶沸點(diǎn)低金屬光澤，是電和熱的良導(dǎo)體，熔沸點(diǎn)高或低實(shí)例食鹽晶體金剛石氨、氯化氫鎂、鋁各種晶體類型的比較題型二:物質(zhì)的熔沸點(diǎn)與晶體類型的關(guān)系1、常溫下的狀態(tài)：熔點(diǎn)：固體液體沸點(diǎn)：液體氣體2、若晶體類型不同，一般情況下：原子晶體離子晶體分子晶體規(guī)律總結(jié)3、若晶體類型相同，構(gòu)成晶體質(zhì)點(diǎn)間的作用大，則熔沸點(diǎn)高，反之則小。離子晶體中，結(jié)構(gòu)相似時(shí)，離子半徑越小，離子電荷越高，離子鍵就越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)就越高。原子晶體中，結(jié)構(gòu)相似時(shí)，原子半徑越小，鍵長越小、鍵能越大,熔沸點(diǎn)越高。點(diǎn)擊高考規(guī)律總結(jié)分子晶體中（不含氫鍵時(shí)），分子組成和結(jié)構(gòu)相似時(shí)，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力就越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)就越高。(存在氫