金屬晶體（教學(xué)課件）高二化學(xué)（滬科版2020選擇性必修2）

物質(zhì)的聚集狀態(tài)01金屬晶體的結(jié)構(gòu)03晶體的特性02金屬鍵與金屬的性質(zhì)04你知道嗎日常生活中所接觸到的物質(zhì)會(huì)有哪些狀態(tài)呢？鉆石松香塑料玻璃固態(tài)：流水液態(tài)：氧氣氣態(tài)：極光雷電那么雷電和極光里的物質(zhì)又是什么狀態(tài)的呢？物質(zhì)的聚集狀態(tài)物質(zhì)的聚集狀態(tài)固態(tài)液態(tài)氣態(tài)氣化(吸熱)液化(放熱)凝固(放熱)融化(吸熱)升華(吸熱)凝華(放熱)物質(zhì)三態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化物質(zhì)的聚集狀態(tài)氣態(tài)固態(tài)液態(tài)物質(zhì)的聚集狀態(tài)20世紀(jì)前，人們以為

是所有化學(xué)物質(zhì)能夠保持其性質(zhì)的最小粒子，物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化只是

距離發(fā)生了變化。分子分子間物質(zhì)的聚集狀態(tài)物質(zhì)的聚集狀態(tài)20世紀(jì)初，通過

等實(shí)驗(yàn)手段，發(fā)現(xiàn)許多常見的晶體中并無分子，如氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等。X射線衍射X射線衍射儀氯化鈉金剛石石墨二氧化硅物質(zhì)的聚集狀態(tài)等離子體氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)不一定都是由分子構(gòu)成。物質(zhì)的聚集狀態(tài)例如：等離子體是由______、_______和____________(分子或原子)組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì)。電子陽離子電中性粒子固體液體氣體能量溫度能量溫度能量溫度分子激化分子離子自由電子分子碎片(高能量)等離子體形成過程物質(zhì)的聚集狀態(tài)氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)不一定都是由分子構(gòu)成。物質(zhì)的聚集狀態(tài)例如：離子液體是熔點(diǎn)不高的僅由_______組成的液體物質(zhì)。離子2015年斯坦福大學(xué)研究人員研制出一種可在一分鐘內(nèi)完成充放電的超常性能鋁離子電池，內(nèi)部用AlCl4-和有機(jī)陽離子構(gòu)成電解質(zhì)溶液離子液體物質(zhì)的聚集狀態(tài)物質(zhì)的聚集狀態(tài)其他物質(zhì)聚集狀態(tài)物質(zhì)的聚集狀態(tài)氣態(tài)液態(tài)固態(tài)晶態(tài)非晶態(tài)塑晶態(tài)液晶態(tài)1889年，德國人萊曼將熔點(diǎn)至澄清點(diǎn)溫度范圍內(nèi)的物質(zhì)狀態(tài)命名為液晶，后稱熱致液晶。相對(duì)于熱致液晶，從溶液中獲得的液晶稱為溶致液晶，即膠束等。物質(zhì)的聚集狀態(tài)晶體的特性晶體與非晶體晶體具有固定的熔點(diǎn)凝固點(diǎn)，而非晶體則無。晶體非晶體溫度時(shí)間溫度時(shí)間溫度時(shí)間溫度時(shí)間晶體非晶體物質(zhì)熔化時(shí)的溫度變化曲線物質(zhì)凝固時(shí)的溫度變化曲線晶體的特性晶體的物理性質(zhì)與方向有關(guān)，這種特性叫做各向異性(如強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等)。非晶體無各向異性，在各個(gè)方向上都是相同的所以是各向同性。晶體與非晶體例如：將熔化的蜂蠟薄薄地涂在玻璃片上，用一根燒熱的縫衣針接觸蜂蠟，蜂蠟熔化的區(qū)域的形狀如圖甲；將玻璃片換成云母片，則熔化的區(qū)域?yàn)閳D乙。玻璃片云母片晶體非晶體晶體的特性晶體與非晶體由原子、分子或離子等微粒在三維空間按一定規(guī)律、周期性重復(fù)排列所構(gòu)成的固體物質(zhì)。簡單的說，晶體是具有格子構(gòu)造的固體。二氧化硅晶體晶態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖二氧化硅非晶體非晶態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖晶體的特性固體自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體原子在三維空間里呈

排列非晶體原子排列相對(duì)_____晶體與非晶體的本質(zhì)差異無序周期性有序晶體與非晶體有(能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形)無(不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形)硫酸銅結(jié)晶醋酸鈉結(jié)晶自范性晶體的特性晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一是晶體生長的速率適當(dāng)。熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固，有時(shí)得到晶體，但凝固速率過快，常常只得到肉眼看不到多面體外形的粉末或沒有規(guī)則外形的塊狀物，甚至形成的只是非晶態(tài)(玻璃態(tài))。天然水晶球的瑪瑙和水晶晶體的特性那么，如何得到這些美麗的晶體呢？從熔融態(tài)結(jié)晶出來的硫晶體凝華得到的碘晶體從飽和硫酸銅溶液中析出的硫酸銅晶體晶體的特性晶體與非晶體實(shí)驗(yàn)探究探究一：用研缽把硫黃粉末研細(xì)，放入蒸發(fā)皿中，放在三腳架的鐵圈上，用酒精燈加熱至熔融態(tài)，自然冷卻結(jié)晶后，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象探究二：在一個(gè)小燒杯里加入少量碘，用一個(gè)表面皿蓋在小燒杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小燒杯放在陶土網(wǎng)上小火加熱，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。探究三：在250mL燒杯中加入半杯飽和氯化鈉溶液，用滴管滴入濃鹽酸，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。晶體的特性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象獲取硫黃晶體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象晶體與非晶體硫黃粉自然冷卻淡黃色的菱形硫黃晶體熔融態(tài)硫加熱晶體的特性晶體與非晶體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象獲取碘晶體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加熱時(shí)，燒杯內(nèi)產(chǎn)生大量

氣體，沒有出現(xiàn)液態(tài)的碘，停止加熱，燒杯內(nèi)的

，最后消失，表面皿底部出現(xiàn)

晶體顆粒紫色氣體漸漸消褪紫色紫黑色晶體的特性晶體與非晶體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象獲取氯化鈉晶體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在燒杯底部慢慢析出立方體的_________晶體顆粒無色晶體的特性晶體與非晶體獲得晶體的三條途徑1途徑一熔融態(tài)物質(zhì)凝固2途徑二氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)3途徑三溶質(zhì)從溶液中析出晶體的特性常見的晶體大多是具有光澤的塊狀或顆粒狀固體，那么，粉末狀的依然是晶體！晶體與非晶體特別說明碳酸鈣晶體粉末和電子顯微鏡下的碳酸鈣晶體晶體的特性晶體與非晶體易錯(cuò)提醒晶體與非晶體的認(rèn)識(shí)誤區(qū)同一物質(zhì)可以是晶體，也可以是非晶體，如水晶和石英玻璃。有著規(guī)則幾何外形或者美觀、對(duì)稱外形的固體，不一定是晶體。例如，玻璃制品(非晶體)可以塑造出規(guī)則的幾何外形，也可以具有美觀、對(duì)稱的外觀。具有固定組成的物質(zhì)也不一定是晶體，如某些無定形體也有固定的組成。晶體的特性晶體與非晶體總結(jié)A本質(zhì)差異原子或分子的排列是否具有三維空間的周期性有序排列B物理性質(zhì)的差異強(qiáng)度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)。C區(qū)分晶體和非晶體最可靠的的科學(xué)方法晶體的特性金屬晶體的結(jié)構(gòu)晶胞概念為了描述晶體在微觀空間里原子的排列，無須畫出千千萬萬個(gè)原子，只需在晶體微觀空間里取出一個(gè)基本單元即可。這種描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞銅晶體銅晶胞金屬晶體的結(jié)構(gòu)晶胞一般來說，晶胞都是____________體，整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”而成。晶胞與晶體的關(guān)系所有晶胞的_____________及其內(nèi)部的原子___________及幾何排列是完全相同的。平行六面“無隙”是指相鄰晶胞之間___________。“并置”是指所有晶胞都是__________排列的，取向________。無任何間隙平行相同形狀種類、個(gè)數(shù)要點(diǎn)說明金屬晶體的結(jié)構(gòu)如何判斷一個(gè)結(jié)構(gòu)是否是晶胞呢？金屬晶體的結(jié)構(gòu)晶胞判斷方法晶胞是8個(gè)頂角相同金屬晶體的結(jié)構(gòu)晶胞判斷方法三套各4根平行棱分別相同xyzx方向的四根平行棱y方向的四根平行棱z方向的四根平行棱棱上無任何原子且都相同金屬晶體的結(jié)構(gòu)晶胞判斷方法三套各兩個(gè)平行面分別相同的最小平行六面體xyzx-z坐標(biāo)軸形成的平面及其平行平面x-y坐標(biāo)軸形成的平面及其平行平面y-z坐標(biāo)軸形成的平面及其平行平面面上都有一個(gè)原子且都相同金屬晶體的結(jié)構(gòu)那么，銅晶胞平均含有的銅原子數(shù)目能計(jì)算嗎？金屬晶體的結(jié)構(gòu)晶胞晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算觀察晶胞圖時(shí)，千萬不能忘記，晶胞只是晶體微觀空間結(jié)構(gòu)里的一個(gè)基本單元，在它的上下、左右、前后無隙并置地排列著無數(shù)晶胞，而且所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個(gè)數(shù)及幾何排列(包括取向)是完全相同的。晶胞晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算——均攤法晶胞內(nèi)時(shí)，1個(gè)晶胞平均占有的原子晶胞棱上的原子是4個(gè)晶胞共用的晶胞的頂角原子是8個(gè)晶胞共用的晶胞面上的原子是2個(gè)晶胞共用的晶胞內(nèi)晶胞棱晶胞的頂角晶胞面金屬晶體的結(jié)構(gòu)晶胞晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算頂角位置：銅晶胞平均含有的銅原子數(shù)目818×＝1金屬晶體的結(jié)構(gòu)晶胞晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算面上位置：銅晶胞平均含有的銅原子數(shù)目216×＝3金屬晶體的結(jié)構(gòu)晶胞晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算銅晶胞平均含有的銅原子數(shù)目金屬銅的一個(gè)晶胞的原子數(shù)2181＝8×＋6×＝4金屬晶體的結(jié)構(gòu)晶胞計(jì)算晶胞中含有微粒數(shù)目的一般步驟按照位置關(guān)系的平均占有數(shù)及同一位置的微粒數(shù)目進(jìn)行計(jì)算明確微粒在晶胞中的位置關(guān)系金屬晶體的結(jié)構(gòu)1856年8月26日，化學(xué)大師柏琴將煤炭中提煉出的苯(benzene)，硝化成苯胺(aniline)，用重鉻酸鉀氧化后，得到一團(tuán)紫紅色的固體，無意中碰到水，就將衣服染成亮麗的紫紅?？茖W(xué)上一個(gè)偉大的突破，就在這個(gè)“無意中”發(fā)現(xiàn)了。這一天成為化學(xué)工程的里程碑：第一個(gè)人工染料出來了。柏琴一夜成名，成為歐洲家喻戶曉的人物。揮灑紫紅滿人間的神奇小子——柏琴金屬晶體的結(jié)構(gòu)金屬鍵與金屬的性質(zhì)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。這些電子又稱為自由電子。金屬晶體的電子氣理論示意圖金屬鍵與金屬的性質(zhì)金屬鍵金屬陽離子自由電子金屬陽離子與自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用金屬鍵(在金屬晶體中，原子之間以金屬鍵相互結(jié)合)金屬鍵的本質(zhì)金屬鍵與金屬的性質(zhì)不同的金屬其構(gòu)成原子不同，原子間所形成的金屬鍵強(qiáng)弱不同，故物質(zhì)的物理性質(zhì)差別很大。如何解釋呢？金屬鍵與金屬的性質(zhì)通性一：金屬的導(dǎo)電性以及金屬的電阻隨溫度升高而增大?！半娮託饫碚摗苯忉尳饘俚耐ㄐ栽诮饘倬w中，自由電子在外加電場(chǎng)作用下，發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流，使金屬具有良好的導(dǎo)電性，金屬晶體中除自由電子外的金屬陽離子在其位置附近振動(dòng)，加熱時(shí)，金屬陽離子的振動(dòng)加強(qiáng)，阻礙自由電子的運(yùn)動(dòng)，因而金屬的電阻隨溫度升高而增大。金屬晶體金屬鍵與金屬的性質(zhì)通性二：金屬的導(dǎo)熱性“電子氣理論”解釋金屬的通性+++++++++++++++---------------在金屬晶體中，自由電子在運(yùn)動(dòng)中不斷地與金屬陽離子碰撞，從而發(fā)生能量交換，當(dāng)金屬晶體的一端受熱，加強(qiáng)了該端的金屬陽離子的振動(dòng)，自由電子將熱能迅速地傳遞到另一端，使金屬整體的溫度很快的升高，所以金屬有很好的導(dǎo)熱性。金屬晶體金屬鍵與金屬的性質(zhì)通性三：金屬的延展性“電子氣理論”解釋金屬的通性在金屬晶體中，由于自由電子的“膠合”作用，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(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉淼呐帕蟹绞?，而且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，所以金屬有良好的延展性。金屬晶體金屬鍵與金屬的性質(zhì)金屬晶體金屬晶體中，除了純金屬，還有大量的合金。合金的組成和結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜多樣。大多數(shù)合金以一種金屬為主要組成，如以鐵為主要成分的碳鋼、錳鋼、不銹鋼等，以銅為主要成分的黃銅、青銅、白銅等。FeC鋼AuCuK金金屬鍵與金屬的性質(zhì)概念：“電子氣理論”把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的

形成遍布整塊晶體的“

”，被所有原子所共用，從而把所有的____

維系在一起。金屬鍵——總結(jié)金屬晶體價(jià)電子電子氣金屬原子金屬陽離子自由電子金屬鍵的強(qiáng)弱和對(duì)金屬性質(zhì)的影響①金屬鍵的強(qiáng)弱主要決定于金屬元素的原子半徑和價(jià)電子數(shù)。原子半徑越大、價(jià)電子數(shù)越少，金屬鍵越弱；反之，金屬鍵越強(qiáng)。成鍵粒子：

和

。②金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。如：熔點(diǎn)最高的金屬是

，硬度最大的金屬是

。③金屬鍵沒有方向性和飽和性。鎢鉻金屬鍵與金屬的性質(zhì)金屬晶體的性質(zhì)：在金屬晶體中，原子間以

相結(jié)合。金屬鍵金屬晶體——總結(jié)金屬晶體鐵鍋導(dǎo)熱性銅絲導(dǎo)電性金箔玫瑰花延展性1.下列關(guān)于晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別的敘述中，正確的是()A.是否為具有規(guī)則幾何外形的固體B.是否具有各向異性C.是否具有美觀、對(duì)稱的外形D.內(nèi)部微粒在空間是否呈周期性有序排列2.下列物質(zhì)中屬于晶體的是()①橡膠②玻璃③食鹽④水晶⑤塑料⑥膽礬A.①④⑤ B.②③⑥C.①③④ D.③④⑥D(zhuǎn)D3.晶體具有各向異性。如藍(lán)晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；又如石墨與層垂直的方向上的電導(dǎo)率是與層平行的方向上的電導(dǎo)率的

。晶體的各向異性主要表現(xiàn)在()①硬度②導(dǎo)熱性③導(dǎo)電性④光學(xué)性質(zhì)A.①③ B.②④C.①②③ D.①②③④D4.水的狀態(tài)除了氣、液和固態(tài)外，還有玻璃態(tài)。它是由液態(tài)水急速冷卻到165K時(shí)形成的。玻璃態(tài)的水無固定形狀，不存在晶體結(jié)構(gòu)，且密度與普通液態(tài)水的密度相同，有關(guān)玻璃態(tài)水的敘述中正確的是()A.水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積縮小B.水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積膨脹C.玻璃態(tài)是水的一種特殊狀態(tài)射線通過玻璃態(tài)水時(shí)，能產(chǎn)生譜線C5.下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(I2)、金剛石(C)晶胞的示意圖，數(shù)一數(shù)，它們分別平均含幾個(gè)原子？(1)鈉____個(gè)；(2)鋅____個(gè)；(3)碘____個(gè)；(4)金剛石____個(gè)。22886.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如圖所示。頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，則它的化學(xué)式是()6C714C1313C14C7.原子坐標(biāo)參數(shù)表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置。下圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0，0，0)；B為

則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為__________。8.下列敘述正確的是(