《金属晶体》ppt课件-(共44张PPT)

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、金属键金属阳离子体自由电子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。【总结】金属晶体的结构与性质的关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5、影响金属键强弱的因素：一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多，金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大小结：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小结2：三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）分子分子间以范德华力相结合而成的晶体范德华力很低很小无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6．判断下列晶体类型。(1)SiI4：熔点120.5℃，沸点271.5℃，易水解_______________________。(2)硼：熔点2300℃，沸点2550℃，硬度大_________________________。(3)硒：熔点217℃，沸点685℃，溶于氯仿___________________________。(4)锑：熔点630.74℃，沸点1750℃，导电__________________________。分子晶体第三节金属晶体原子晶体分子晶体金属晶体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CB3.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4.为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低，而卤素单质的熔沸点从上到下却升高？B练习金属原子在二维空间（平面）上有二种排列方式二、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I型II型配位数为4配位数为6密置层非密置层12341234562.金属晶体的原子在二维平面堆积模型三、金属晶体的原子堆积模型金属晶体中的原子可看成直径相等的小球。将等径圆球在一平面上排列，有两种排布方式，按(Ⅰ)型方式排列，剩余的空隙较大，称为非密置层；按(Ⅱ)型方式排列，圆球周围剩余空隙最小，称为密置层。晶胞的形状是什么？含几个原子？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。为清晰起见，我们使金属原子不相接触，以便更好地考察这种堆积的晶胞3.金属晶体的原子在三维空间堆积模型三、金属晶体的原子堆积模型相邻非密置层原子的原子核在同一直线上的堆积（1）简单立方堆积（Po型）:只有金属（Po）采取这种堆积方式第三节金属晶体（1）简单立方堆积（Po型）:3.金属晶体的原子在三维空间堆积模型三、金属晶体的原子堆积模型相邻非密置层原子的原子核在同一直线上的堆积为清晰起见，我们使金属原子不相接触，以便更好地考察这种堆积的晶胞简单立方堆积，属于非密置层堆积，每个晶胞含____个原子，配位数为，空间利用率___________1652%第三节金属晶体简单立方堆积raa=2r第三节金属晶体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）3.金属晶体的原子在三维空间堆积模型三、金属晶体的原子堆积模型（2）体心立方堆积(K型):体心立方堆积，属于非密置层堆积，每个晶胞含____个原子，配位数为，空间利用率_______，许多金属采取这种堆积方式2868%（如碱金属、Fe、Cr）。第三节金属晶体体心立方堆积racb第三节金属晶体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？金属晶体的两种最密堆积方式镁型铜型第三节金属晶体123456123456（镁型）123456第三层的其中一种排列方式，是将球对准第一层每一个球，于是每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式。(3)六方最密堆积下图是镁型紧密堆积的前视图ABABA123456配位数12。(同层6，上下层各3)，空间利用率为74%这种堆积属于最密置层堆集许多金属（如Mg、Zn、Ti等）采取这种堆积方式。(3)六方最密堆积第三节金属晶体下图是镁型紧密堆积的前视图ABABA123456配位数12。(同层6，上下层各3)，空间利用率为74%这种堆积属于最密置层堆集许多金属（如Mg、Zn、Ti等）采取这种堆积方式。(3)六方最密堆积第三节金属晶体(3)六方最密堆积（镁型）六方最密堆积，属于密置层堆积，每个晶胞含____个原子，配位数为，空间利用率_______，许多金属采取这种堆积方式21274%（如Mg、Zn、Co、Ti、）第三节金属晶体123456123456（铜型）第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的2，4，6位，不同于AB两层的位置，这是C层。412356(4)面心立方最密堆积第三节金属晶体123456ABC第四层再排A，于是形成ABC、ABC三层一个周期。得到面心立方堆积。配位数12。(同层6，上下层各3)下图是铜型型紧密堆积的前视图ACBACBA第三节金属晶体铜型（面心立方最密堆积)BAACCB1ABC铜型面心立方晶胞的抽取BBAC第三节金属晶体(4)面心立方最密堆积（铜型）面心立方最密堆积，属于密置层堆积，每个晶胞含____个原子，配位数为，空间利用率_______，许多金属采取这种堆积方式41274%（如Cu、Ag、Au、Ni、Pb、Ca）第三节金属晶体例2：求面心立方晶胞的空间利用率.解：晶胞边长为a，原子半径为r.由勾股定理：a2+a2=(4r)2a=2.83r每个面心立方晶胞含原子数目：81/8+6½=4=(44/3r3)/a3=(44/3r3)/(2.83r)3100%=74%第三节金属晶体简单立方钾型（体心立方密堆积）镁型（六方最密堆积）铜型（面心立方最密堆积）第三节金属晶体堆积方式晶胞类型空间利用率配位数实例简单立方堆积体心立方密堆积六方最密堆积面心立方最密堆积堆积方式及性质小结面心立方六方体心立方简单立方74%74%68%52％121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo34第三节金属晶体配位数：空间占有率：每个晶胞含原子数：868%2空间利用率计算例1：计算体心立方晶胞中金属原子的空间利用率。解：体心立方晶胞：中心有1个原子，8个顶点各1个原子，每个原子被8个晶胞共享。每个晶胞含有几个原子:1+8×1/8=2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)1263镁型[六方密堆积]3、按密置层的堆积方式的第一种：六方密堆积配位数：空间占有率：每个晶胞含原子数：1274%2镁型[六方密堆积]（BeMgⅢBⅣBⅦB）4、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）例2：求面心立方晶胞的空间利用率.解：晶胞边长为a，原子半径为r.由勾股定理：a2+a2=(4r)2a=2.83r每个面心立方晶胞含原子数目：81/8+6½=4=(44/3r3)/a3=(44/3r3)/(2.83r)3100%=74%空间利用率计算三、金属晶体的结构特征：在金属晶体里，金属阳离子有规则地紧密堆积，自由电子几乎均匀分布在整个晶体中，不专属哪几个特定的金属离子，而是被许多金属离子共有。四、金属晶体的熔点变化规律：（1）金属晶体熔点变化差别较大。如汞在常温下是液体，熔点很低（－38.9。C）。而铁等金属熔点很高（1535。C）。这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子的静电作用力不同而造成的差别。（2）一般情况下（同类型的金属晶体），金属晶体的熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少而定。阳离子半径越小，所带的电荷越多，自由电子越多，相互作用就越大，熔点就会越高。1、金属晶体的四种堆积模型对比阅读《资料卡片》并掌握2、石墨是层状结构的混合型晶体晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单位称为是晶胞。NaCl晶体结构如图所示，已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1，测知FexO晶体密度为5.71g/cm3，晶胞边长为4.28×10-10m。（1）FexO中x值（精确到0.01）为？（2）晶体中的Fen