金屬晶體和離子晶體課件

第三章晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三節(jié)金屬晶體第三章晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三節(jié)金屬晶體1金屬晶體金屬離子自由電子金屬晶體金屬離子自由電子21、金屬鍵的定義：金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用，叫金屬鍵。（1）金屬鍵的成鍵微粒是金屬陽離子和自由電子。（2）金屬鍵存在于金屬單質(zhì)和合金中。（3）金屬鍵沒有方向性也沒有飽和性。一、金屬的結(jié)構(gòu)1、金屬鍵的定義：金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用，叫32、金屬晶體的定義：通過金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)的相互作用形成的晶體。（1）在晶體中，不存在單個(gè)分子（2）金屬陽離子被自由電子所包圍。

2、金屬晶體的定義：通過金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)的相互作43、電子氣理論：經(jīng)典的金屬鍵理論叫做“電子氣理論”。它把金屬鍵形象地描繪成從金屬原子上“脫落”下來的大量自由電子形成可與氣體相比擬的帶負(fù)電的“電子氣”，金屬原子則“浸泡”在“電子氣”的“海洋”之中。二、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。3、電子氣理論：經(jīng)典的金屬鍵理論叫做“電子氣理論”。它把金屬5三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)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(chǎng)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(duì)滑動(dòng)仍保持相互作用三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系導(dǎo)電性導(dǎo)熱性延展性金屬6資料金屬之最熔點(diǎn)最低的金屬是--------汞[-38.87℃]熔點(diǎn)最高的金屬是--------鎢[3410℃]密度最小的金屬是--------鋰[0.53g/cm3]密度最大的金屬是--------鋨[22.57g/cm3]硬度最小的金屬是--------銫[0.2]硬度最大的金屬是--------鉻[9.0]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[鉑絲直徑：

mm]展性最好的金屬是--------金[金箔厚：mm]資料金屬之最熔點(diǎn)最低的金屬是--------汞[-38.87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(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng)

C.金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng)

D.金屬晶體在外加電場(chǎng)作用下可失去電子練習(xí)CB金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在（）

A.金屬離子間的相8金屬晶體的原子堆積模型（1）幾個(gè)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(gè)微粒緊密相鄰的微粒個(gè)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(gè)概念配位數(shù)：在晶體中與每9金屬晶體原子平面排列方式有幾種？非密置層探究A143213642A5密置層配位數(shù)為4配位數(shù)為6金屬晶體原子平面排列方式有幾種？非密置層探究A143213610（2）金屬晶體的原子在三維空間堆積模型①簡(jiǎn)單立方堆積（Po）（2）金屬晶體的原子在三維空間堆積模型①簡(jiǎn)單立方堆積（Po）11簡(jiǎn)單立方堆積簡(jiǎn)單立方堆積12空間利用率的計(jì)算

1、空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在整個(gè)晶體空間中所占有的體積百分比。

球體積空間利用率=

100%

晶胞體積（1）計(jì)算晶胞中的微粒數(shù)2、空間利用率的計(jì)算步驟：（2）計(jì)算晶胞的體積空間利用率的計(jì)算1、空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、13簡(jiǎn)單立方堆積立方體的棱長為a，球的半徑為ra過程：1個(gè)晶胞中平均含有1個(gè)原子V球=V晶胞=a3=8r3空間利用率==52%簡(jiǎn)單立方堆積立方體的棱長為a，球的半徑為ra過程：1個(gè)晶胞中142、體心立方堆積-----鉀型金屬晶體的堆積方式──體心立方堆積

非密置層的另一種堆積是將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中（IA，VB，VIB）2、體心立方堆積-----鉀型金屬晶體的堆積方式──體心立方15配位數(shù)：空間占有率：每個(gè)晶胞含原子數(shù)：868%2配位數(shù)：空間占有率：每個(gè)晶胞含原子數(shù)：868%216體心立方堆積ab空間利用率=a體心立方堆積ab空間利用率=a17123456

第二層對(duì)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(duì)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(duì)第一層來講最緊密18

下圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA

第一種是將第三層的球?qū)?zhǔn)第一層的球。123456

于是每兩層形成一個(gè)周期，即ABAB堆積方式，形成六方緊密堆積。

配位數(shù)

。(同層

，上下層各

。)1263下圖是此種六方ABABA第一種是將第三層19

第二種是將第三層的球?qū)?zhǔn)第一層的

2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是C層。123456123456123456第二種是將第三層的球?qū)?zhǔn)第一層的2，4，620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(gè)周期。得到面心立方堆積。

配位數(shù)

。(同層

，上下層各

)1263123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC第四層再21鎂型（六方緊密堆積）123456789101112這種堆積晶胞屬于最密置層堆積，配位數(shù)為

，許多金屬（如Mg、Zn、Ti等）采取這種堆積方式。12鎂型（六方緊密堆積）123456789101112這221200平行六面體每個(gè)晶胞含

個(gè)原子21200平行六面體每個(gè)晶胞含個(gè)原子22312銅型（面心立方緊密堆積）1234567891011這種堆積晶胞屬于最密置層堆集，配位數(shù)為

，許多金屬（如Cu、Ag、Au等）采取這種堆積方式。1212銅型（面心立方緊密堆積）123456789101124BCAAABCBCAAABC25（3）面心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共有，在面心的為2個(gè)晶胞共有。微粒數(shù)為：8×1/8+6×1/2=4空間利用率：=74.05%（3）面心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共有，在面心的為26堆積方式晶胞類型空間利用率配位數(shù)實(shí)例面心立方最密堆積堆積方式及性質(zhì)小結(jié)簡(jiǎn)單立方堆積體心立方堆積六方最密堆積面心立方六方體心立方簡(jiǎn)單立方74%74%68%52％121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo堆積方式晶胞類型空間利用率配位數(shù)實(shí)例面心立方最密堆積堆積方式27

已知金屬銅為面心立方晶體，如圖所示，銅的相對(duì)原子質(zhì)量為M，密度為ρ，試求（1）圖中正方形邊長a，（2）銅的金屬半徑raarrorr提示：數(shù)出面心立方中的銅的個(gè)數(shù)：晶胞的密度等于晶體的密度鞏固練習(xí)已知金屬銅為面心立方晶體，如圖所示，銅的相對(duì)原子質(zhì)量為28第三章晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第四節(jié)離子晶體授課人榆中一中李翻紅第三章晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第四節(jié)離子晶體29課程標(biāo)準(zhǔn)要求課程標(biāo)準(zhǔn)要求30思考：1、分子晶體是由什么粒子構(gòu)成的？粒子間是什么樣的作用力？2、原子晶體是由什么粒子構(gòu)成的？粒子間是什么樣的作用力？3、如圖是NaCl晶體晶胞模型，試著就此總結(jié)出離子晶體是由什么粒子構(gòu)成的？粒子間是什么樣的作用力？思考：1、分子晶體是由什么粒子構(gòu)成的？粒子間是什么樣的作用力31一、離子晶體1、定義：由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。2、構(gòu)成粒子：陰、陽離子3、相互作用力：離子鍵（靜電作用）一、離子晶體1、定義：由陽離子和陰離子通過離324、離子晶體的結(jié)構(gòu)特征：（1）離子鍵沒有飽和性和方向性，在晶體中陰陽離子盡可能采取最密堆積（2）離子晶體中不存在單獨(dú)的分子，化學(xué)式代表陰陽離子最簡(jiǎn)個(gè)數(shù)比4、離子晶體的結(jié)構(gòu)特征：（1）離子鍵沒有飽和性和方向性，在晶335、常見的離子晶體：強(qiáng)堿NaOHBa(OH)2等大多數(shù)的鹽BeCl2AlCl3除外活潑金屬氧化物Na2OCaOMgO等5、常見的離子晶體：強(qiáng)堿NaOHBa(OH)2等大34---Cl----Na+NaCl的晶體結(jié)構(gòu)模型---Cl----Na+NaCl的晶體結(jié)構(gòu)模型35①與Na+等距離且最近Cl-

有

個(gè)，即Na+的配位數(shù)

。②與Cl-等距離且最近Na+

有

個(gè)，即Cl-的配位數(shù)為

。6666③與Cl-等距離且最近Cl-有

個(gè)④與Na+

等距離且最近Na+

有

個(gè)1212幾種典型的離子晶體晶胞類型①與Na+等距離且最近Cl-有個(gè)，即Na36---Cs+---Cl-CsCl的晶體結(jié)構(gòu)及晶胞構(gòu)示意圖Cs+周圍距離最近的Cl-有

個(gè)，Cl-周圍最近的Cs+有

個(gè)Cs+周圍距離最近的Cs+有

個(gè)，Cl-周圍最近的Cl-

有

個(gè)8866---Cs+---Cl-CsCl的晶體結(jié)構(gòu)及晶胞構(gòu)示意圖Cs37思考：NaCl、CsCl兩種離子晶體中陽離子和陰離子的配位數(shù)不相等,所以晶體結(jié)構(gòu)是不同的離子晶體陰離子的配位數(shù)陽離子的配位數(shù)NaClCsCl6688思考：NaCl、CsCl兩種離子晶體中陽離子和陰離子的配位38你認(rèn)為是什么因素決定了離子晶體中離子的配位數(shù)？晶體NaClCsCl半徑比r+/r-0.525（0.4~0.7）0.934（0.7~1.0）配位數(shù)68你認(rèn)為是什么因素決定了離子晶體中離子的配位數(shù)？晶體NaClC396、決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素⑴幾何因素晶體中正負(fù)離子的半徑比⑵電荷因素晶體中正負(fù)離子的電荷比⑶鍵性因素離子鍵的純粹程度6、決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素⑴幾何因素40(3)CaF2型晶胞①Ca2+的配位數(shù)：②F-的配位數(shù)：③一個(gè)CaF2晶胞中平均含：

4個(gè)Ca2+和8個(gè)F-84CaF晶胞上面心圖示為CaF2晶胞的1/8,觀察點(diǎn)為上左前方(3)CaF2型晶胞①Ca2+的配位數(shù)：②F-的配位數(shù)：③一41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、陽離子間的距離成反比。簡(jiǎn)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3—8，分析晶格