《3-3 金属晶体》 课件3.ppt

第三节 金属晶体3.“电子气理论电子气理论”的应用的应用【思考思考1】金属为什么易导电？金属为什么易导电？解析：外加电场解析：外加电场 自由电子自由电子 定向运动定向运动讨论：讨论：温度越高，金属的导电性能越 。(强或弱)(提示：温度越高，金属离子振动越厉害，对电子的阻碍越大。)zxxkw学.科.网【讨论讨论2】金属为什么易导热？金属为什么易导热？解析：加热解析：加热 速率变快速率变快 碰撞碰撞 热传递热传递讨论：讨论：通俗的说，热导率与单位时间内热量从一处传到相邻位置的多少成正比，则：温度越高，热导率越 。(提示：温度越高，金属离子振动越厉害，对电子的阻碍越大。)【讨论讨论3】金属为什么具有较好的延展性？金属为什么具有较好的延展性？自由电子自由电子+金属离子金属离子金属原子金属原子错位错位+解析：金属键无方向性，层与层在外力作用下解析：金属键无方向性，层与层在外力作用下易发生相对滑动易发生相对滑动【思考交流思考交流】简要说明金属的熔点及硬度为何差别很大？简要说明金属的熔点及硬度为何差别很大？思路：金属键的强弱思路：金属键的强弱金属单质的熔点及硬度，金属单质的熔点及硬度，而金属键的强弱主要由以下因素决定：而金属键的强弱主要由以下因素决定：金属原子半径；金属原子半径；金属阳离子的电荷；金属阳离子的电荷；4.合金合金合金：两种和两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。合金的特点保留金属的化学性质，但物理性质改变很大；熔点通常比各成分金属的都低；强度、硬度一般比成分金属大。学.科.网1下列有关金属元素特征的叙述中正确的是下列有关金属元素特征的叙述中正确的是 A金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性 B金属元素在化合物中一定显正价金属元素在化合物中一定显正价 C金属元素在不同化合物中的化合价均不同金属元素在不同化合物中的化合价均不同 D金属单质的熔点总是高于分子晶体金属单质的熔点总是高于分子晶体2.金属晶体的形成是因为晶体中存在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金属离子间的相互作用 B金属原子间的相互作用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金属原子与自由电子间的相互作用 BC【练习】3金属能导电的原因是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.金属晶体中自由电子在外电场作用下可定向移动金属晶体中自由电子在外电场作用下可定向移动 C.金属晶体中金属阳离子在外电场作用下可定向移动金属晶体中金属阳离子在外电场作用下可定向移动 D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子金属晶体在外加电场作用下可失去电子 4、下列叙述正确的是、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，不含其他化学键分子晶体中只存在分子间作用力，不含其他化学键 BBzxxkw第二、三课时第二、三课时涉及知识点：金属晶体内原子在二维空间的两种排列方式；配位数；简单立方堆积和体心立方堆积；简单立方、体心立方堆积的空间利用率计算；六方最密堆积和面心立方堆积；石墨晶体二、金属晶体的原子堆积模型二、金属晶体的原子堆积模型【实验探究】将若干个小球放置在平面内紧密接触，看有几种排列方式？1.金属晶体的原子金属晶体的原子二维二维排列方式排列方式【思考1】哪种方式更紧密？非密置层密置层【思考2】二者中，原子的配位数分别是多少？配位数：4配位数：62.金属晶体的原子金属晶体的原子三维三维堆积方式堆积方式(1)(1)简单立方堆积简单立方堆积【思考】该堆积方式中金属原子的配位数是多少？空间利用率呢？配位数：配位数：6简单立方堆积的空间利用率计算简单立方堆积的空间利用率计算简单立方堆积的晶胞特点简单立方堆积的晶胞特点1、晶胞中含有、晶胞中含有1个原子个原子2、棱上的、棱上的2个原子紧密相连个原子紧密相连zxxkw简单立方堆积空间利用率的计算简单立方堆积空间利用率的计算设球的半径为设球的半径为r，则，则晶胞的边长为晶胞的边长为2r2r1个晶胞中平均含有个晶胞中平均含有1个原子个原子V球球=V晶胞晶胞=(2r)3=8r3空间利用率空间利用率=52%简单立方堆积空间利用率太低！2.金属晶体的原子金属晶体的原子三维三维堆积方式堆积方式(1)(1)简单立方堆积简单立方堆积配位数：配位数：6-Po空间利用率：空间利用率：52%太低！(2)(2)体心立方堆积体心立方堆积【思考】该堆积方式中金属原子的配位数是多少？空间利用率呢？配位数：配位数：8zxxkw体心立方堆积的空间利用率计算体心立方堆积的空间利用率计算体心立方堆积的晶胞特点体心立方堆积的晶胞特点1、晶胞中含有、晶胞中含有2个原子个原子2、体对角线的、体对角线的3个原子紧密相连个原子紧密相连zxxkw体心立方堆积的空间利用率计算：体心立方堆积的空间利用率计算：ab空间利用率空间利用率a=68%设球的半径为设球的半径为r，则，则晶胞的体对角线为晶胞的体对角线为4r(2)(2)体心立方堆积体心立方堆积配位数：配位数：8空间利用率：空间利用率：68%-钠、钾、铁等钠、钾、铁等密置层的两种堆积方式：配位数：配位数：12六方最密堆积六方最密堆积面心立方最密堆积面心立方最密堆积zxxkw(3)(3)六方最密堆积六方最密堆积(镁型镁型)ABABA123456于是每两层形成一个周期，于是每两层形成一个周期，即即ABAB堆积方式堆积方式，形成，形成六六方紧密堆积方紧密堆积，即，即镁型镁型堆积。堆积。zxxkw(4)(4)面心立方最密堆积面心立方最密堆积(铜型铜型)123456ABCAABC 于是每三层形成一个周期，于是每三层形成一个周期，即即ABCABC堆积方式堆积方式，形成，形成面心立方面心立方紧密堆积紧密堆积，即，即铜型铜型堆积。堆积。面心立方最密堆积的空间利用率计算面心立方最密堆积的空间利用率计算面心立方最密堆积晶胞的特点面心立方最密堆积晶胞的特点1、晶胞中含有、晶胞中含有4个原子个原子2、面对角线的、面对角线的3个原子紧密相连个原子紧密相连密置层的两种堆积方式：配位数：配位数：12，空间利用率：？，空间利用率：？74%都为都为最紧密堆积最紧密堆积zxxkw金属晶体的金属晶体的4 4种堆积方式比较种堆积方式比较堆积堆积类型类型代表代表物质物质层类型层类型晶胞晶胞相切相切原子原子配位数配位数 空间空间利用率利用率简单简单立方立方体心立方体心立方(K(K型型)六方最密六方最密(Mg(Mg型型)面心最密面心最密(Cu(Cu型型)Po(Po(钋钋)非密置层非密置层棱上棱上2 2球球6 6K K Na FeNa Fe非密置层非密置层体对角体对角线线3 3球球8 8Mg Mg Zn TiZn Ti密置层密置层三棱柱三棱柱的中心的中心1212Cu Cu Ag AuAg Au密置层密置层面角线面角线3 3球球121252%68%74%74%三：石墨三：石墨石墨中石墨中CC夹夹角为角为120，C-C键长为键长为 1.421010 m层层间距为间距为 3.35 10-10 m1、石墨晶体是、石墨晶体是层状结构层状结构：层内：层内：C原子形成平面六元并环的平面网状结构。原子形成平面六元并环的平面网状结构。层间：层间：以范德华力结合。以范德华力结合。-混合型晶体混合型晶体(过渡型晶体过渡型晶体)共价键、金属键、范德华力共价键、金属键、范德华力三：石墨三：石墨2、层内剖析：、层内剖析：(1)C 采取采取sp2 杂化杂化3个个杂化轨道杂化轨道与与3个个C形成形成CC键键(共共价键价键)，构成正六边形，键长相等，构成正六边形，键长相等，键角相等键角相等(均为均为120)；P轨道轨道上的电子在该平面内自由运动，上的电子在该平面内自由运动，形成金属键形成金属键(3)C原子个数与原子个数与CC键数之比为：键数之比为：(2)每个正六边形平均只占有每个正六边形平均只占有6(13)=2个个C13(1/2)=233 3、性质：、性质：熔点高熔点高(高于金刚石高于金刚石)，沸点同金刚石，沸点同金刚石 硬度小，硬度小，可导电可导电。电解质电解质金属金属 导电时的状态导电时的状态导导 电电 粒粒 子子导电时的变化导电时的变化导电能力随温导电能力随温度的变化度的变化水溶液或水溶液或熔融状态下熔融状态下晶体或熔融晶体或熔融状态状态自由离子自由离子自由电子自由电子电解质导电与金属导电的区别电解质导电与金属导电的区别化学变化化学变化物理变化物理变化增强增强减弱减弱123456 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。密置层的两种堆积方式：