化學(xué)選修3第三章-第三節(jié)金屬晶體課件

第三節(jié)金屬晶體高2013級化學(xué)課題組制第三節(jié)金屬晶體高2013級化學(xué)課題組制

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)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）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?。饘冁I強(qiáng)，熔沸點(diǎn)高。組成粒子：金屬陽離子和自由電子金屬晶體：通過金屬鍵作用形成的金屬晶體熔點(diǎn)變化規(guī)律1、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℃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：KNaMgAlLiNaKRbCs﹥﹥﹥﹥﹤﹤﹤金屬晶體熔點(diǎn)變化規(guī)律1、金屬晶體熔點(diǎn)變化較大，熔點(diǎn)最低的金屬資料金屬之最熔點(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--------金資料金屬之最熔點(diǎn)最低的金屬是--------汞熔點(diǎn)最高的金屬【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。晶體類型離子晶體金屬晶體導(dǎo)電時的狀態(tài)導(dǎo)電粒子水溶液或

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：金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系(用電子氣理論解釋金屬的物理性質(zhì))1、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系【討論1】金屬為什么易導(dǎo)電？【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。2、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系【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【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。3、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系【討論3】金屬為什么具有較好的延展性？3、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬4、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)金屬具有銀白色或銀灰色光澤。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。4、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

I.有自由電子存在,是良好的導(dǎo)體;II.自由電子與金屬離子碰撞傳遞熱量，具有良好的傳熱性能;III.自由電子能夠吸收可見光并能隨時放出,使金屬不透明,且有光澤;IV.等徑圓球的堆積使原子間容易滑動,所以金屬具有良好的延展性和可塑性;V.金屬間能“互溶”,易形成合金。

金屬晶體的一般性質(zhì)及其結(jié)構(gòu)根源I.有自由電子存在,是良好的導(dǎo)體;金屬晶體的一般金屬晶體的原子堆積模型金屬晶體的原子堆積模型金屬晶體的原子堆積模型（1）幾個概念

緊密堆積：微粒之間的作用力使微粒間盡可能的相互接近，使它們占有最小的空間

配位數(shù)：在晶體中與每個微粒緊密相鄰的微粒個數(shù)

空間利用率：晶體的空間被微粒占滿的體積百分?jǐn)?shù)，用它來表示緊密堆積的程度金屬晶體的原子堆積模型（1）幾個概念配位數(shù)：在晶體中與每（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（b）圖方式排列，圓球周圍剩余空隙最小，稱為密置層；按（a）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（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?。颗湮粩?shù)：4配位數(shù)：6金屬晶體的原子平面堆積模型（a）非密置層

簡單立方堆積（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？含幾個原子？簡單立方堆積（Po）金屬晶體的原子空間堆積模型1金屬晶體的堆金屬晶體的原子堆積模型簡單立方堆積配位數(shù)？晶胞？

簡單立方晶胞的抽取金屬晶體的原子堆積模型簡單立方堆積配位數(shù)？晶胞？簡單立方晶胞1、簡單立方晶胞a=2rV晶胞=a3V球=4πr3/3空間利用率=4πr3/3a3×100%≈52%邊長為a1、簡單立方晶胞a=2rV晶胞=a3V球=4πr3/3空間利體心立方堆積（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

體心立方堆積（IA，VB，VIB）金屬晶體的原子空間堆積模

2、鉀型（體心立方堆積）配位數(shù)？

晶胞？鉀型晶胞的抽取

2、鉀型（體心立方堆積）配位數(shù)？鉀邊長為

a面對角線邊長為

a體對角線邊長為

a=4r2、體心立方晶胞邊長為a2、體心立方晶胞=晶胞含有原子的體積/晶胞體積100%

==晶胞含有原子的體積/晶胞體積100%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。思考：密置層的堆積方式有哪些？123456第二層對第一層來講最緊密的堆積

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

)下圖是此種六方ABABA第一種是將球?qū)?zhǔn)

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。123456123456123456第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的123456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。得到面心立方堆積。

配位數(shù)12

。(同層6，上下層各3

)123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC鎂型銅型金屬晶體的兩種最密堆積方式鎂型銅型金屬晶體的兩種最密堆積方式AAABCBAAAABCBA3、鎂型（AB型六方最密堆積）BABABA鎂型晶胞的抽取BAB3、鎂型（AB型六方最密堆積）BABABA鎂型晶胞的抽取3、（六方）最密堆積解：A3堆積的一個六方晶胞3、（六方）最密堆積解：A3堆積的一個六方晶胞在A3型堆積中取出六方晶胞，平行六面體的底是平行四邊形，各邊長a=2r，則平行四邊形的面積

平行六面體的高：在A3型堆積中取出六方晶胞，平行六面體的底是化學(xué)選修3第三章-第三節(jié)金屬晶體ppt課件4、銅型（面心立方最密堆積)BAACCB1ABC銅型面心立方晶胞的抽取BBAC4、銅型（面心立方最密堆積)BAACCB1ABC銅型面心立面心立方

BCA面心立方BCA邊長為

a面對角線邊長為

a＝4r3、面心立方晶胞邊長為a3、面心立方晶胞

a=2.83r

每個面心立方晶胞含原子數(shù)目：

81/8+6?=4

%=(44/3r3)/a3

=(44/3r3)/(2.83r)

3100%=74%化學(xué)選修3第三章-第三節(jié)金屬晶體ppt課件三、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Ｐ76《資料卡片》，并填寫下表三、金屬晶體的四種堆積模型對比堆積模型典型代表空間利配位數(shù)晶金屬晶體的四中堆積模型對比金屬晶體的四中堆積模型對比四、空間利用率的計算空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在整個晶體空間中所占有的體積百分比。