金屬晶體金屬鍵堆積方式市級公開課1教案課件

金屬晶體金屬鍵堆積方式市級公開課1金屬晶體金屬鍵堆積方式市級公開課11109o28′共價鍵金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖第1頁/共47頁109o28′共價鍵金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖第1頁/共47頁2①金剛石中每個C原子以sp3雜化，分別與4個相鄰的C原子形成4個σ鍵，故鍵角為109°28′，每個C原子的配位數(shù)為4；②每個C原子均可與相鄰的4個C構(gòu)成實心的正四面體，向空間無限延伸得到立體網(wǎng)狀的金剛石晶體，在一個小正四面體中平均含有1+4×1/4=2個碳原子；③在金剛石中最小的環(huán)是六元環(huán)，1個環(huán)中平均含有6×1/12=1/2個C原子，含C-C鍵數(shù)為6×1/6=1；④金剛石的晶胞中含有C原子為8個，內(nèi)含4個小正四面體，含有C-C鍵數(shù)為16。第2頁/共47頁①金剛石中每個C原子以sp3雜化，分別與4個相鄰的C原子形3180o109o28′SiO共價鍵二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖第3頁/共47頁180o109o28′SiO共價鍵二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖第34①二氧化硅中Si原子均以sp3雜化，分別與4個O原子成鍵，每個O原子與2個Si原子成鍵；②晶體中的最小環(huán)為十二元環(huán)，其中有6個Si原子和6個O原子，含有12個Si-O鍵；每個Si原子被12個十二元環(huán)共有，每個O原子被6個十二元環(huán)共有，每個Si-O鍵被6個十二元環(huán)共有；每個十二元環(huán)所擁有的Si原子數(shù)為6×1/12=1/2，擁有的O原子數(shù)為6×1/6=1，擁有的Si-O鍵數(shù)為12×1/6=2，則Si原子數(shù)與O原子數(shù)之比為1：2。第4頁/共47頁①二氧化硅中Si原子均以sp3雜化，分別與4個O原子成鍵，每5【總結(jié)】非金屬單質(zhì)是原子晶體還是分子晶體的判斷方法（1）依據(jù)組成晶體的粒子和粒子間的作用判斷：原子晶體的粒子是原子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是共價鍵；分子晶體的粒子是分子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是范德華力。（2）記憶常見的、典型的原子晶體。（3）依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷：原子晶體熔、沸點(diǎn)高，常在1000℃以上；分子晶體熔、沸點(diǎn)低，常在數(shù)百度以下至很低的溫度。（4）依據(jù)導(dǎo)電性判斷：分子晶體為非導(dǎo)體，但部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電；原子晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體硅、晶體鍺是半導(dǎo)體。（5）依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷：原子晶體硬度大，分子晶體硬度小且較脆。

第5頁/共47頁【總結(jié)】非金屬單質(zhì)是原子晶體還是分子晶體的判斷方法第5頁/共6晶體結(jié)構(gòu)——幾種典型的晶體結(jié)構(gòu)高二化學(xué)（選修3）第三章第三節(jié)金屬晶體Ti第6頁/共47頁晶體結(jié)構(gòu)——幾種典型的晶體結(jié)構(gòu)高二化學(xué)（選修3）第三章第三節(jié)7Ti金屬樣品第7頁/共47頁Ti金屬樣品第7頁/共47頁8

1、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?2、金屬的結(jié)構(gòu)第8頁/共47頁1、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9（1）定義：

金屬離子和自由電子之間的相互作用。（2）成鍵微粒:

金屬陽離子和自由電子（3）鍵的存在:

金屬單質(zhì)和合金中（4）方向性:

無方向性（5）鍵的本質(zhì):

電子氣理論

金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。（6）鍵的強(qiáng)弱:陽離子半徑；所帶電荷

陽離子所帶電荷多、半徑?。饘冁I強(qiáng)，熔沸點(diǎn)高㈠、金屬鍵第9頁/共47頁（1）定義：

金屬離子和自由電子之間的相互作用。（2）成鍵微10組成粒子：金屬陽離子和自由電子作用力：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）㈡、金屬晶體：概念：金屬陽離子和自由電子通過金屬鍵作用形成的晶體第10頁/共47頁組成粒子：金屬陽離子和自由電子㈡、金屬晶體：第10頁/共4711【討論1】

金屬為什么易導(dǎo)電？在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子的運(yùn)動是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下自由電子就會發(fā)生定向運(yùn)動，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。3、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系⑴、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系第11頁/共47頁【討論1】金屬為什么易導(dǎo)電？12導(dǎo)電物質(zhì)離子晶體金屬晶體導(dǎo)電時的狀態(tài)導(dǎo)電粒子升溫時導(dǎo)電能力溶液或熔融液固態(tài)或液態(tài)陰離子和陽離子自由電子增強(qiáng)減弱比較離子體導(dǎo)電與金屬晶體導(dǎo)電的區(qū)別：第12頁/共47頁導(dǎo)電物質(zhì)離子晶體金屬晶體導(dǎo)電時的狀態(tài)導(dǎo)電粒子升溫時溶液或熔融13【討論2】金屬為什么易導(dǎo)熱？

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。金屬容易導(dǎo)熱，是由于自由電子運(yùn)動時與金屬離子碰撞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。⑵、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系第13頁/共47頁【討論2】金屬為什么易導(dǎo)熱？自由電子在運(yùn)動時經(jīng)常與金屬14【討論3】金屬為什么具有較好的延展性？

原子晶體受外力作用時，原子間的位移必然導(dǎo)致共價鍵的斷裂，因而難以鍛壓成型，無延展性。而金屬晶體中由于金屬離子與自由電子間的相互作用沒有方向性，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。⑶、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系第14頁/共47頁【討論3】金屬為什么具有較好的延展性？⑶、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬15金屬的延展性自由電子金屬離子外力第15頁/共47頁金屬的延展性自由電子金屬離子外力第15頁/共47頁16⑷、金屬晶體結(jié)構(gòu)具有金屬光澤和顏色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，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。第16頁/共47頁⑷、金屬晶體結(jié)構(gòu)具有金屬光澤和顏色由于自由電子可吸收所有頻率174.金屬晶體熔點(diǎn)變化規(guī)律⑴金屬晶體熔點(diǎn)變化較大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（常溫時成液態(tài)）熔點(diǎn)很高的金屬：鎢（3410℃）鐵的熔點(diǎn)：1535℃⑵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。如：KNaMgAlLiNaKRbCs﹥﹥﹥﹥﹤﹤﹤第17頁/共47頁4.金屬晶體熔點(diǎn)變化規(guī)律⑴金屬晶體熔點(diǎn)變化較大熔點(diǎn)最低的金屬18資料金屬之最熔點(diǎn)最低的金屬是--------汞熔點(diǎn)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--------金第18頁/共47頁資料金屬之最熔點(diǎn)最低的金屬是--------汞熔點(diǎn)最高的金屬19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練習(xí)CB第19頁/共47頁金屬晶體的形成是因為晶體中存在（）

A.金屬離子間的相20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.離子化合物中只含有離子鍵，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BB4.下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯誤的是()A.金屬鍵沒有方向性B.金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強(qiáng)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(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關(guān)第20頁/共47頁下列敘述正確的是（）

A.任何晶體中，若含有陽離子也215.下列有關(guān)金屬元素特性的敘述正確的是A.金屬原子只有還原性,金屬離子只有氧化性B.金屬元素在化合物中一定顯正化合價C.金屬元素在不同化合物中化合價均不相同D.金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為晶體B6.金屬的下列性質(zhì)與金屬鍵無關(guān)的是()A.金屬不透明并具有金屬光澤

B.金屬易導(dǎo)電、傳熱

C.金屬具有較強(qiáng)的還原性

D.金屬具有延展性C第21頁/共47頁5.下列有關(guān)金屬元素特性的敘述正確的是B6.金屬的227.能正確描述金屬通性的是()A.易導(dǎo)電、導(dǎo)熱B.具有高的熔點(diǎn)

C.有延展性D.具有強(qiáng)還原性AC8.下列生活中的問題，不能用金屬鍵知識解釋的是（）

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第22頁/共47頁7.能正確描述金屬通性的是()AC239.金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬價電子數(shù)的多少有關(guān)，價電子數(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.LiNaKB.NaMgAlC.LiBeMgD.LiNaMgB第23頁/共47頁9.金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬價電子數(shù)的多少有關(guān)，價電子數(shù)越多金24二.金屬晶體的原子堆積模型第24頁/共47頁二.金屬晶體的原子堆積模型第24頁/共47頁25（2）金屬晶體的原子在二維平面堆積模型

金屬晶體中的原子可看成直徑相等的小球。將等徑圓球在一平面上排列，有兩種排布方式，按左圖方式排列，剩余的空隙較大，稱為非密置層；按右圖方式排列，圓球周圍剩余空隙較小，稱為密置層

。

第25頁/共47頁（2）金屬晶體的原子在二維平面堆積模型金屬晶體中的原子26

二維平面堆積方式行列對齊,四球一空非最緊密排列行列相錯,三球一空最緊密排列密置層非密置層配位數(shù)：4配位數(shù)：6第26頁/共47頁二維平面堆積方式行列對齊,四球一空行列相錯,三球一空密置27

三維空間堆積方式Ⅰ.簡單立方堆積

非密置層的三維堆積方式第27頁/共47頁三維空間堆積方式Ⅰ.簡單立方堆積非密置層的三維堆積方28晶胞內(nèi)原子數(shù)：配位數(shù)：空間利用率：典型金屬：立方晶胞（釙）Po52％61第28頁/共47頁晶胞內(nèi)原子數(shù)：立方晶胞（釙）Po52％61第28頁/共47頁29Na、K、Cr、Mo、W等屬于體心立方堆積。Ⅱ.體心立方堆積（鉀型）第29頁/共47頁Na、K、Cr、Mo、W等屬于體心立方堆積。Ⅱ.體心立方堆30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。Ⅱ.體心立方堆積（鉀型）晶胞內(nèi)原子數(shù)：2配位數(shù)：8空間利用率：68％典型金屬：K、Na、Fe體心立方晶胞第30頁/共47頁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31第一層：

三維空間堆積方式密置層的三維堆積方式第31頁/共47頁第一層：三維空間堆積方式密置層的三維堆積方式第31頁/32123456

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。第32頁/共47頁123456第二層：對第一層來講33兩

個

密

置

層

密

置

堆

積三

個

密

置

層

密

置

堆

積六方堆積面心立方堆積第33頁/共47頁兩

個

密

置

層

密

置

堆

積三

個

密

置

層

密

置34

上圖是此種六方堆積的前視圖ABABA

第一種：將第三層球?qū)?zhǔn)第一層的球123456

于是每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式，形成六方堆積。

配位數(shù)12(同層6，上下層各3

)Ⅲ.六方堆積（鎂型）鎂、鋅、鈦等屬于六方堆積

第34頁/共47頁上圖是此種六方ABABA第一種：將35鎂型（AB型六方最密堆積）BABABA鎂型晶胞的抽取BAB六方晶胞晶胞內(nèi)原子數(shù)：2配位數(shù)：12空間利用率：74％典型金屬：MgZnTi第35頁/共47頁鎂型（AB型六方最密堆積）BABABA鎂型晶胞的抽取BAB36

第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的

1，3，5位，不同于AB兩層的位置，這是

C層。123456123456123456第36頁/共47頁第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的37123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC

第四層再排A，于是形成

ABCABC三層一個周期。這種堆積方式可劃分出面心立方晶胞。

配位數(shù)12

(同層6，上下層各3

)Ⅳ.面心立方堆積（銅型）金、銀、銅、鋁等屬于面心立方堆積

第37頁/共47頁123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC38銅型（面心立方最密堆積)BAACCB1ABC銅型面心立方晶胞的抽取BBAC第38頁/共47頁銅型（面心立方最密堆積)BAACCB1ABC銅型面心立方晶39

ABCABC形式的堆積，為什么是面心立方堆積？我們來加以說明?？臻g利用率高為74％。第39頁/共47頁ABCABC形式的堆積，為什么是面心40①簡單立方堆積配位數(shù)=6空間利用率=52.36%②體心立方堆積

——體心立方晶胞配位數(shù)=8空間利用率=68.02%③六方堆積

——六方晶胞配位數(shù)=12空間利用率=74.05%④面心立方堆積——面心立方晶胞配位數(shù)=12空間利用率=74.05%堆積方式及性質(zhì)小結(jié)第40頁/共47頁①簡單立方堆積配位數(shù)=6空間利用率=52.36%②41

一種結(jié)晶形碳，有天然出產(chǎn)的礦物。鐵黑色至深鋼灰色。質(zhì)軟具滑膩感，可沾污手指成灰黑色。有金屬光澤。六方晶系，成葉片狀、鱗片狀和致密塊狀。密度2.25g/cm3，化學(xué)性質(zhì)不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強(qiáng)熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤滑劑，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。知識拓展－石墨第41頁/共47頁一種結(jié)晶形碳，有天然出產(chǎn)的礦物。鐵黑色至深鋼灰42石墨晶體結(jié)構(gòu)知識拓展－石墨第42頁/共47頁石墨晶體結(jié)構(gòu)知識拓展－石墨第42頁/共47頁43石墨1、石墨為什么很軟？2、石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高（高于金剛石）？石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，容易滑動，所以石墨很軟。石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強(qiáng)的共價鍵，故熔沸點(diǎn)很高。金剛石的熔點(diǎn)是3550℃,石墨的熔點(diǎn)是3652℃～3697℃(升華)。石墨熔點(diǎn)高于金剛石。

石墨應(yīng)該是混合型晶體而金剛石是原子晶體。石墨晶體的熔點(diǎn)反而高于金剛石,似乎不可思議,但石墨晶體片層內(nèi)共價鍵的鍵長是1.42×10－10m,金剛石晶體內(nèi)共價鍵的鍵長是1.55×10－10m。同為共價鍵,鍵長越小,鍵能越大，鍵越牢固,破壞它也就越難,也就需要提供更多的能量,故而熔點(diǎn)應(yīng)該更高。

第43頁/共47頁石墨1、石墨為什么很軟？石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)44石墨的晶體結(jié)構(gòu)請閱讀并開展辯論：石墨是原子晶體嗎？正方：是原子晶體

⑴同一層內(nèi)，碳原子以共價鍵結(jié)合。⑵形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

反方：不是原子晶體

⑴層與層之間通過范德華力結(jié)合。⑵不是空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)⑶熔點(diǎn)很高⑶石墨很軟石墨晶體——過渡型晶體或混合型晶體第44頁/共47頁石墨的晶體結(jié)構(gòu)請閱讀并開展辯論：石墨是原子晶體嗎？正方：是45石墨是層狀結(jié)構(gòu)的混合型晶體第45頁/共47頁石墨是層狀結(jié)構(gòu)的混合型晶體第45頁/共47頁46分析石墨結(jié)構(gòu)中碳原子數(shù)與碳碳鍵數(shù)目比。

故正六邊形中的碳碳鍵數(shù)為6×1/2=3，解析：我們可以先選取一個正六邊形此結(jié)構(gòu)中的碳原子數(shù)為6一個碳原子被三個六元碳環(huán)共用，正六邊形中的碳原子數(shù)為6×1/3=2。六邊形中的任一條邊（即碳碳鍵）均被2個正六邊形共用，所以碳原子數(shù)與碳碳鍵數(shù)目比為2:3。第46頁/共47頁分析石墨結(jié)構(gòu)中碳原子數(shù)與碳碳鍵數(shù)目比。故正六邊形中的碳碳鍵47感謝您的觀看。第47頁/共47頁感謝您的觀看。第47頁/共47頁48金屬晶體金屬鍵堆積方式市級公開課1金屬晶體金屬鍵堆積方式市級公開課149109o28′共價鍵金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖第1頁/共47頁109o28′共價鍵金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖第1頁/共47頁50①金剛石中每個C原子以sp3雜化，分別與4個相鄰的C原子形成4個σ鍵，故鍵角為109°28′，每個C原子的配位數(shù)為4；②每個C原子均可與相鄰的4個C構(gòu)成實心的正四面體，向空間無限延伸得到立體網(wǎng)狀的金剛石晶體，在一個小正四面體中平均含有1+4×1/4=2個碳原子；③在金剛石中最小的環(huán)是六元環(huán)，1個環(huán)中平均含有6×1/12=1/2個C原子，含C-C鍵數(shù)為6×1/6=1；④金剛石的晶胞中含有C原子為8個，內(nèi)含4個小正四面體，含有C-C鍵數(shù)為16。第2頁/共47頁①金剛石中每個C原子以sp3雜化，分別與4個相鄰的C原子形51180o109o28′SiO共價鍵二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖第3頁/共47頁180o109o28′SiO共價鍵二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖第352①二氧化硅中Si原子均以sp3雜化，分別與4個O原子成鍵，每個O原子與2個Si原子成鍵；②晶體中的最小環(huán)為十二元環(huán)，其中有6個Si原子和6個O原子，含有12個Si-O鍵；每個Si原子被12個十二元環(huán)共有，每個O原子被6個十二元環(huán)共有，每個Si-O鍵被6個十二元環(huán)共有；每個十二元環(huán)所擁有的Si原子數(shù)為6×1/12=1/2，擁有的O原子數(shù)為6×1/6=1，擁有的Si-O鍵數(shù)為12×1/6=2，則Si原子數(shù)與O原子數(shù)之比為1：2。第4頁/共47頁①二氧化硅中Si原子均以sp3雜化，分別與4個O原子成鍵，每53【總結(jié)】非金屬單質(zhì)是原子晶體還是分子晶體的判斷方法（1）依據(jù)組成晶體的粒子和粒子間的作用判斷：原子晶體的粒子是原子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是共價鍵；分子晶體的粒子是分子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是范德華力。（2）記憶常見的、典型的原子晶體。（3）依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷：原子晶體熔、沸點(diǎn)高，常在1000℃以上；分子晶體熔、沸點(diǎn)低，常在數(shù)百度以下至很低的溫度。（4）依據(jù)導(dǎo)電性判斷：分子晶體為非導(dǎo)體，但部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電；原子晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體硅、晶體鍺是半導(dǎo)體。（5）依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷：原子晶體硬度大，分子晶體硬度小且較脆。

第5頁/共47頁【總結(jié)】非金屬單質(zhì)是原子晶體還是分子晶體的判斷方法第5頁/共54晶體結(jié)構(gòu)——幾種典型的晶體結(jié)構(gòu)高二化學(xué)（選修3）第三章第三節(jié)金屬晶體Ti第6頁/共47頁晶體結(jié)構(gòu)——幾種典型的晶體結(jié)構(gòu)高二化學(xué)（選修3）第三章第三節(jié)55Ti金屬樣品第7頁/共47頁Ti金屬樣品第7頁/共47頁56

1、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?2、金屬的結(jié)構(gòu)第8頁/共47頁1、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57（1）定義：

金屬離子和自由電子之間的相互作用。（2）成鍵微粒:

金屬陽離子和自由電子（3）鍵的存在:

金屬單質(zhì)和合金中（4）方向性:

無方向性（5）鍵的本質(zhì):

電子氣理論

金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。（6）鍵的強(qiáng)弱:陽離子半徑；所帶電荷

陽離子所帶電荷多、半徑?。饘冁I強(qiáng)，熔沸點(diǎn)高㈠、金屬鍵第9頁/共47頁（1）定義：

金屬離子和自由電子之間的相互作用。（2）成鍵微58組成粒子：金屬陽離子和自由電子作用力：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）㈡、金屬晶體：概念：金屬陽離子和自由電子通過金屬鍵作用形成的晶體第10頁/共47頁組成粒子：金屬陽離子和自由電子㈡、金屬晶體：第10頁/共4759【討論1】

金屬為什么易導(dǎo)電？在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子的運(yùn)動是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下自由電子就會發(fā)生定向運(yùn)動，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。3、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系⑴、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系第11頁/共47頁【討論1】金屬為什么易導(dǎo)電？60導(dǎo)電物質(zhì)離子晶體金屬晶體導(dǎo)電時的狀態(tài)導(dǎo)電粒子升溫時導(dǎo)電能力溶液或熔融液固態(tài)或液態(tài)陰離子和陽離子自由電子增強(qiáng)減弱比較離子體導(dǎo)電與金屬晶體導(dǎo)電的區(qū)別：第12頁/共47頁導(dǎo)電物質(zhì)離子晶體金屬晶體導(dǎo)電時的狀態(tài)導(dǎo)電粒子升溫時溶液或熔融61【討論2】金屬為什么易導(dǎo)熱？

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。金屬容易導(dǎo)熱，是由于自由電子運(yùn)動時與金屬離子碰撞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。⑵、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系第13頁/共47頁【討論2】金屬為什么易導(dǎo)熱？自由電子在運(yùn)動時經(jīng)常與金屬62【討論3】金屬為什么具有較好的延展性？

原子晶體受外力作用時，原子間的位移必然導(dǎo)致共價鍵的斷裂，因而難以鍛壓成型，無延展性。而金屬晶體中由于金屬離子與自由電子間的相互作用沒有方向性，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。⑶、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系第14頁/共47頁【討論3】金屬為什么具有較好的延展性？⑶、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬63金屬的延展性自由電子金屬離子外力第15頁/共47頁金屬的延展性自由電子金屬離子外力第15頁/共47頁64⑷、金屬晶體結(jié)構(gòu)具有金屬光澤和顏色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，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。第16頁/共47頁⑷、金屬晶體結(jié)構(gòu)具有金屬光澤和顏色由于自由電子可吸收所有頻率654.金屬晶體熔點(diǎn)變化規(guī)律⑴金屬晶體熔點(diǎn)變化較大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（常溫時成液態(tài)）熔點(diǎn)很高的金屬：鎢（3410℃）鐵的熔點(diǎn)：1535℃⑵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。如：KNaMgAlLiNaKRbCs﹥﹥﹥﹥﹤﹤﹤第17頁/共47頁4.金屬晶體熔點(diǎn)變化規(guī)律⑴金屬晶體熔點(diǎn)變化較大熔點(diǎn)最低的金屬66資料金屬之最熔點(diǎn)最低的金屬是--------汞熔點(diǎn)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--------金第18頁/共47頁資料金屬之最熔點(diǎn)最低的金屬是--------汞熔點(diǎn)最高的金屬67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練習(xí)CB第19頁/共47頁金屬晶體的形成是因為晶體中存在（）

A.金屬離子間的相68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.離子化合物中只含有離子鍵，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BB4.下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯誤的是()A.金屬鍵沒有方向性B.金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強(qiáng)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(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關(guān)第20頁/共47頁下列敘述正確的是（）

A.任何晶體中，若含有陽離子也695.下列有關(guān)金屬元素特性的敘述正確的是A.金屬原子只有還原性,金屬離子只有氧化性B.金屬元素在化合物中一定顯正化合價C.金屬元素在不同化合物中化合價均不相同D.金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為晶體B6.金屬的下列性質(zhì)與金屬鍵無關(guān)的是()A.金屬不透明并具有金屬光澤

B.金屬易導(dǎo)電、傳熱

C.金屬具有較強(qiáng)的還原性

D.金屬具有延展性C第21頁/共47頁5.下列有關(guān)金屬元素特性的敘述正確的是B6.金屬的707.能正確描述金屬通性的是()A.易導(dǎo)電、導(dǎo)熱B.具有高的熔點(diǎn)

C.有延展性D.具有強(qiáng)還原性AC8.下列生活中的問題，不能用金屬鍵知識解釋的是（）

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第22頁/共47頁7.能正確描述金屬通性的是()AC719.金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬價電子數(shù)的多少有關(guān)，價電子數(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.LiNaKB.NaMgAlC.LiBeMgD.LiNaMgB第23頁/共47頁9.金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬價電子數(shù)的多少有關(guān)，價電子數(shù)越多金72二.金屬晶體的原子堆積模型第24頁/共47頁二.金屬晶體的原子堆積模型第24頁/共47頁73（2）金屬晶體的原子在二維平面堆積模型

金屬晶體中的原子可看成直徑相等的小球。將等徑圓球在一平面上排列，有兩種排布方式，按左圖方式排列，剩余的空隙較大，稱為非密置層；按右圖方式排列，圓球周圍剩余空隙較小，稱為密置層

。

第25頁/共47頁（2）金屬晶體的原子在二維平面堆積模型金屬晶體中的原子74

二維平面堆積方式行列對齊,四球一空非最緊密排列行列相錯,三球一空最緊密排列密置層非密置層配位數(shù)：4配位數(shù)：6第26頁/共47頁二維平面堆積方式行列對齊,四球一空行列相錯,三球一空密置75

三維空間堆積方式Ⅰ.簡單立方堆積

非密置層的三維堆積方式第27頁/共47頁三維空間堆積方式Ⅰ.簡單立方堆積非密置層的三維堆積方76晶胞內(nèi)原子數(shù)：配位數(shù)：空間利用率：典型金屬：立方晶胞（釙）Po52％61第28頁/共47頁晶胞內(nèi)原子數(shù)：立方晶胞（釙）Po52％61第28頁/共47頁77Na、K、Cr、Mo、W等屬于體心立方堆積。Ⅱ.體心立方堆積（鉀型）第29頁/共47頁Na、K、Cr、Mo、W等屬于體心立方堆積。Ⅱ.體心立方堆78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。Ⅱ.體心立方堆積（鉀型）晶胞內(nèi)原子數(shù)：2配位數(shù)：8空間利用率：68％典型金屬：K、Na、Fe體心立方晶胞第30頁/共47頁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79第一層：

三維空間堆積方式密置層的三維堆積方式第31頁/共47頁第一層：三維空間堆積方式密置層的三維堆積方式第31頁/80123456

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。第32頁/共47頁123456第二層：對第一層來講81兩

個

密

置

層

密

置

堆

積三

個

密

置

層

密

置

堆

積六方堆積面心立方堆積第33頁/共47頁兩

個

密

置

層

密

置

堆

積三

個

密

置

層

密

置82

上圖是此種六方堆積的前視圖ABABA

第一種：將第三層球?qū)?zhǔn)第一層的球123456

于是每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式，形成六方堆積。

配位數(shù)12(同層6，上下層各3

)Ⅲ.六方堆積（鎂型）鎂、鋅、鈦等屬于六方堆積

第34頁/共47頁上圖是此種六方ABABA第一種：將83鎂型（AB型六方最密堆積）BABABA鎂型晶胞的抽取BAB六方晶胞晶胞內(nèi)原子數(shù)：2配位數(shù)：12空間利用率：74％典型金屬：MgZnTi第35頁/共47頁鎂型（AB型六方最密堆積）BABABA鎂型晶胞的抽取BAB84

第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的

1，3，5位，不同于AB兩層的位置，這是

C層。123456123456123456第36頁/共47頁第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的85123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC

第四層再排A，于是形成

ABCABC三層一個周期。這種堆積方式可劃分出面心立方晶胞。

配位數(shù)12

(同層6