金属晶体和离子晶体

第三章晶体的结构与性质第三节金属晶体金属晶体金属离子自由电子1、金属键的定义：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用，叫金属键。（1）金属键的成键微粒是金属阳离子和自由电子。（2）金属键存在于金属单质和合金中。（3）金属键没有方向性也没有饱和性。一、金属的结构2、金属晶体的定义：通过金属离子与自由电子之间的较强的相互作用形成的晶体。（1）在晶体中，不存在单个分子（2）金属阳离子被自由电子所包围。3、电子气理论：经典的金属键理论叫做“电子气理论”。它把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。二、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。三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系导电性导热性延展性金属离子和自由电子自由电子在外加电场的作用下发生定向移动自由电子与金属离子碰撞传递热量晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用资料金属之最熔点最低的金属是--------汞[-38.87℃]熔点最高的金属是--------钨[3410℃]密度最小的金属是--------锂[0.53g/cm3]密度最大的金属是--------锇[22.57g/cm3]硬度最小的金属是--------铯[0.2]硬度最大的金属是--------铬[9.0]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[铂丝直径：mm]展性最好的金属是--------金[金箔厚：mm]500011000011.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2.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练习CB金属晶体的原子堆积模型（1）几个概念紧密堆积：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配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积百分数，用它来表示紧密堆积的程度金属晶体原子平面排列方式有几种？非密置层探究A143213642A5密置层配位数为4配位数为6（2）金属晶体的原子在三维空间堆积模型①简单立方堆积（Po）简单立方堆积空间利用率的计算1、空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。球体积空间利用率=100%晶胞体积（1）计算晶胞中的微粒数2、空间利用率的计算步骤：（2）计算晶胞的体积简单立方堆积立方体的棱长为a，球的半径为ra过程：1个晶胞中平均含有1个原子V球=334r%100晶胞球VVV晶胞=a3=8r3空间利用率=3343100%8rr=52%2、体心立方堆积-----钾型金属晶体的堆积方式──体心立方堆积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（IA，VB，VIB）配位数：空间占有率：每个晶胞含原子数：868%2体心立方堆积ab222aab22223)4(abarra34%10034233ar%1003434233）（rr%68%10083空间利用率=a123456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。123456123456123456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镁型（六方紧密堆积）123456789101112这种堆积晶胞属于最密置层堆积，配位数为，许多金属（如Mg、Zn、Ti等）采取这种堆积方式。121200平行六面体每个晶胞含个原子212铜型（面心立方紧密堆积）1234567891011这种堆积晶胞属于最密置层堆集，配位数为，许多金属（如Cu、Ag、Au等）采取这种堆积方式。12BCAAABC（3）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：=74.05%%10021634433rr堆积方式晶胞类型空间利用率配位数实例面心立方最密堆积堆积方式及性质小结简单立方堆积体心立方堆积六方最密堆积面心立方六方体心立方简单立方74%74%68%52％121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜的相对原子质量为M，密度为ρ，试求（1）图中正方形边长a，（2）铜的金属半径raarrorr提示：数出面心立方中的铜的个数：晶胞的密度等于晶体的密度巩固练习第三章晶体的结构与性质第四节离子晶体授课人榆中一中李翻红课程标准要求思考：1、分子晶体是由什么粒子构成的？粒子间是什么样的作用力？2、原子晶体是由什么粒子构成的？粒子间是什么样的作用力？3、如图是NaCl晶体晶胞模型，试着就此总结出离子晶体是由什么粒子构成的？粒子间是什么样的作用力？一、离子晶体1、定义：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。2、构成粒子：阴、阳离子3、相互作用力：离子键（静电作用）4、离子晶体的结构特征：（1）离子键没有饱和性和方向性，在晶体中阴阳离子尽可能采取最密堆积（2）离子晶体中不存在单独的分子，化学式代表阴阳离子最简个数比5、常见的离子晶体：强碱NaOHBa(OH)2等大多数的盐BeCl2AlCl3除外活泼金属氧化物Na2OCaOMgO等---Cl----Na+NaCl的晶体结构模型①与Na+等距离且最近Cl-有个，即Na+的配位数。②与Cl-等距离且最近Na+有个，即Cl-的配位数为。6666③与Cl-等距离且最近Cl-有个④与Na+等距离且最近Na+有个1212几种典型的离子晶体晶胞类型---Cs+---Cl-CsCl的晶体结构及晶胞构示意图Cs+周围距离最近的Cl-有个，Cl-周围最近的Cs+有个Cs+周围距离最近的Cs+有个，Cl-周围最近的Cl-有个8866思考：NaCl、CsCl两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数不相等,所以晶体结构是不同的离子晶体阴离子的配位数阳离子的配位数NaClCsCl6688•你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？晶体NaClCsCl半径比r+/r-0.525（0.4~0.7）0.934（0.7~1.0）配位数686、决定离子晶体结构的因素⑴几何因素–晶体中正负离子的半径比⑵电荷因素–晶体中正负离子的电荷比⑶键性因素–离子键的纯粹程度(3)CaF2型晶胞①Ca2+的配位数：②F-的配位数：③一个CaF2晶胞中平均含：4个Ca2+和8个F-84CaF晶胞上面心图示为CaF2晶胞的1/8,观察点为上左前方晶格能•定义：气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量。•晶格能的大小与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比。简言之,晶格能的大小与离子带电量成正比,与离子半径成反比.晶格能越大：–形成的离子晶体越稳定；（离子键越强）–熔点越高；硬度越大。rqq21晶格能仔细阅读表3—8，分析晶格能的大小与离子晶体的熔点有什么关系？离子晶体的晶格能与哪些因素有关？⑴熔沸点较高⑵硬度较大⑶固态不导电，水溶液或者熔化时能导电⑷一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂离子晶体的物理特性小结：⑴一般而言，阴阳离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，晶体熔沸点越高，硬度越大⑵晶体熔沸点的一般规律：原子晶体离子晶体分子晶体