金属晶体课件(最新).

§3.3金属晶体资料金属之最熔点最低的金属是--------汞熔点最高的金属是--------钨密度最小的金属是--------锂密度最大的金属是--------锇硬度最小的金属是--------铯硬度最大的金属是--------铬最活泼的金属是----------铯最稳定的金属是----------金延性最好的金属是--------铂展性最好的金属是--------金[-38.87℃][3410℃][0.53g/cm3][22.57g/cm3][0.2][9.0][铂丝直径1/5000mm][金箔厚1/10000mm]一、金属共同的物理性质容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。金属为什么具有这些共同性质呢?二、金属的结构问题：构成金属晶体的粒子有哪些？思考1:金属有哪些共同的物理性质呢?1.“电子气理论”(自由电子理论)金属原子脱落下来的价电子形成遍布整个晶体的“电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。2、金属键：(1)定义：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用叫做金属键（电子气理论）（2）特征：金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特殊形式的共价键，这种键既没有方向性，也没有饱和性，金属键的特征是成键电子可以在金属中自由流动，使得金属呈现出特有的属性（1）定义：金属原子通过金属键结合形成的晶体。金属单质和合金都属于金属晶体3、金属晶体：（2）组成粒子：金属阳离子和自由电子（3）微粒间作用力：金属键金属晶体熔、沸点特征及比较规律由于金属晶体熔化时需破坏金属键，故大多数金属具有较高的溶沸点。常温下，绝大多数金属单质和合金都是金属晶体，但汞除外，因汞在常温下呈液态。金属晶体的熔沸点差别较大。熔化时破坏的作用力：金属键金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属键越强，熔沸点越高，硬度越大。【讨论1】金属为什么易导电？在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。不同的金属导电能力不同，导电性最强的三种金属是：Ag、Cu、Al三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系晶体类型电解质金属晶体导电时的状态导电粒子导电时发生的变化导电能力随温度的变化水溶液或熔融状态下晶体或熔融状态自由移动的离子自由电子思考：电解质在熔化状态或溶于水能导电，这与金属导电的本质是否相同？化学变化物理变化增强减弱【讨论2】金属为什么易导热？金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传导到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用（既金属键）没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用（既金属键不被破坏），因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。4、金属晶体具有金属光泽和颜色•由于自由电子可吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。•当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。金属晶体熔、沸点特征及比较规律由于金属晶体熔化时需破坏金属键，故大多数金属具有较高的溶沸点。常温下，绝大多数金属单质和合金都是金属晶体，但汞除外，因汞在常温下呈液态。金属晶体的熔沸点差别较大。熔化时破坏的作用力：金属键金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属键越强，熔沸点越高，硬度越大。资料金属之最熔点最低的金属是--------汞熔点最高的金属是--------钨密度最小的金属是--------锂密度最大的金属是--------锇硬度最小的金属是--------铯硬度最大的金属是--------铬最活泼的金属是----------铯最稳定的金属是----------金延性最好的金属是--------铂展性最好的金属是--------金[-38.87℃][3410℃][0.53g/cm3][22.57g/cm3][0.2][9.0][铂丝直径1/5000mm][金箔厚1/10000mm]小结：三种晶体类型与性质的比较晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体概念作用力构成微粒物理性质熔沸点硬度导电性实例金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅Ar、S等Au、Fe、Cu、钢铁等相邻原子之间以共价键相结合而成具有空间网状结构的晶体共价键原子很大很高无（硅为半导体）分子分子间以分子间作用力相结合而成的晶体分子间作用力（范德华力和氢键）很低很小无金属阳离子和自由电子间通过金属键形成的晶体金属键金属阳离子和自由电子差别较大差别较大导体练习1、下列说法错误的是（）A、钠的硬度大于铝B、镁的熔沸点低于钙C、钠的硬度大于钾D、钙的熔沸点高于钾AB2、下列四中有关性质的描述，可能是金属晶体的是（）A、有分子间作用力结合而成，熔点很低B、固体或熔融态易导电，熔点较高C、由共价键结合成网状晶体，熔点很高D、固体不导电，熔融态能导电，但溶于水后能导电B3、金属晶体的形成是因为晶体中存在（）A.金属离子间的相互作用B金属原子间的相互作用C.金属离子与自由电子间的相互作用D.金属原子与自由电子间的相互作用4、金属能导电的原因是（）A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动C．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子CB5、下列叙述正确的是（）A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子B原子晶体中只含有共价键C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键D分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键B6、同主族金属晶体溶沸点变化规律是什么？同周期金属晶体的溶沸点变化规律？金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属键越强，熔沸点越高，硬度越大四、金属晶体的原子堆积模型由于金属键没有方向性，每个金属原子中的电子分布基本是球对称的，所以可以把金属晶体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而成的。1、理论基础：堆积原理：组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都遵循紧密堆积原理。这是因为金属键没有方向性，因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以紧密堆积方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。紧密堆积：微粒之间的作用力，使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间。空间利用率：空间被晶格质点占据的百分数。用来表示紧密堆积的程度。配位数：在密堆积中，一个原子或离子周围距离最近且相等的原子或离子的数目。基本概念金属原子在二维空间（平面）上有二种排列方式四、金属晶体的原子堆积模型（a）非密置层（b）密置层金属晶体可以看成金属原子在三维空间中堆积而成.那么,非密置层在三维空间里堆积有几种方式？请比较不同方式堆积时金属晶体的配位数、原子的空间利用率、晶胞的区别。配位数=4配位数=6思考与交流1.简单立方堆积：非最密堆积，空间利用率低（52%）配位数是个只有金属（Po）采取这种堆积方式6简单立方堆积计算晶胞中微粒数的计算在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，微粒数为：8×1/8=13、空间利用率：(2r)34лr3/3=52.36%2、半径r与棱长a的关系：a=2r简单立方晶胞2、钾型----体心立方堆积：这种堆积晶胞是一个体心立方，每个晶胞含个原子，空间利用率不高（68%），属于非密置层堆积，配位数为，许多金属（如Na、K、Fe等）采取这种堆积方式。28非密置层的另一种堆积是将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中空间利用率计算设原子半径为r、晶胞边长为a，根据勾股定理，得：2a2+a2=(4r)2a43rr16a322空间利用率=晶胞含有原子的体积/晶胞体积100%=%68%100a)a43(342ar3423333123456第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1，3，5位。(或对准2，4，6位，其情形是一样的)123456AB，关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。思考：密置层的堆积方式有哪些？下图是此种六方紧密堆积的前视图ABABA第一种是将第三层的球对准第一层的球。123456于是每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式，形成六方紧密堆积。配位数。(同层，上下层各。)1263第二种是将第三层的球对准第一层的2，4，6位，不同于AB两层的位置，这是C层。123456123456123456123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC第四层再排A，于是形成ABCABC三层一个周期。得到面心立方堆积。配位数。(同层，上下层各)1263123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC第四层再排A，于是形成ABCABC三层一个周期。得到面心立方堆积。配位数。(同层，上下层各)1263镁型[六方密堆积]3、按密置层的堆积方式的第一种：六方密堆积1200平行六面体（晶胞）六方最密堆积配位数：空间占有率：每个晶胞含原子数：1274%24、铜型[面心立方]按密置层的堆积方式的第二种：面心立方堆积面心立方:铜型如铜、银、金BCA配位数：空间占有率：每个晶胞含原子数：铜型[面心立方]BCA1274%4（ⅠBPbPdPt）面心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。微粒数为：8×1/8+6×1/2=4空间利用率：(2×1.414r)34×4лr3/3=74.05%原子半径r与棱长a关系：4r=1.414aa=2*1.414r简单立方堆积钾型（体心立方堆积）镁型（六方最密堆积）铜型（面心立方最密堆积）简单立方堆积钾型（体心立方堆积）镁型（六方最密堆积）铜型（面心立方最密堆积）三、金属晶体的四种堆积模型对比堆积模型典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方钾型(bcp)镁型(hcp)铜型(ccp)阅读课文Ｐ79《资料卡片》，并填写下表金属晶体的四中堆积模型对比晶胞密度计算方法：晶胞密度=M*n/NA*VM化学式n晶胞所含化学式的倍数