金属键金属晶体 (2)课件.ppt

选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质关于金属键金属晶体(2)现在学习的是第1页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质关于晶体常识的思考什么是晶体？什么是非晶体？晶体有什么特点和性质？晶体和非晶体的本质区别是什么？现在学习的是第2页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质一、晶体的常识一、晶体的常识1固体可分为晶体和非晶体两类固体可分为晶体和非晶体两类晶体：具有晶体：具有的固体，的固体，非非晶晶体体：不不具具有有的的固固体。体。规则的几何外形规则的几何外形规则的几何外形规则的几何外形现在学习的是第3页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质说明：说明：晶体自范性的本质：是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。晶体自范性的本质：是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。晶体自范性的条件之一：生长速率适当。晶体自范性的条件之一：生长速率适当。了解晶体与非晶体的本质差异了解晶体与非晶体的本质差异自范性微观结构晶体有（能自发呈现多面体外形）原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体没有（不能自发呈现多面体外形）原子排列相对无序现在学习的是第4页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质现在学习的是第5页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质2、晶体的分类、晶体的分类晶体晶体离子型晶体离子型晶体 原子型晶体原子型晶体 分子型晶体分子型晶体 金属型晶体金属型晶体 混合型晶体混合型晶体3、晶体形成的途径晶体形成的途径：（1）熔融态物质凝固熔融态物质凝固（2）气态物质冷却不经液态直接凝华）气态物质冷却不经液态直接凝华（3）溶质从溶液中析出。）溶质从溶液中析出。现在学习的是第6页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质经不同途径得到的晶体现在学习的是第7页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质4、晶体的特性、晶体的特性有规则的几何外形有固定的熔沸点各向异性（强度、导热性、光学性质等）现在学习的是第8页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质一、金属键一、金属键电子气理论电子气理论（1）定义：金属阳离子与自由电子间的强烈的相互作用。）定义：金属阳离子与自由电子间的强烈的相互作用。（2）成键的微粒：金属阳离子和自由电子）成键的微粒：金属阳离子和自由电子（3）特点：无方向性和饱和性，是除了离子键和共价键的另一种）特点：无方向性和饱和性，是除了离子键和共价键的另一种化学键。化学键。现在学习的是第9页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质 金属为什么易导电？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的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电自由电子子就会就会发生定向运动发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导，因而形成电流，所以金属容易导电。电。1、金属晶体结构与金属导电性的关系、金属晶体结构与金属导电性的关系用金属键理论解释金属的一些物理性质用金属键理论解释金属的一些物理性质现在学习的是第10页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质 金属为什么会导热金属为什么会导热?自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，引起自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属离子。通过碰撞，把能量传给金属离子。金属容易导热，是由于金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属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到温度低的离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分部分，从而使整块金属达到相同的温度。，从而使整块金属达到相同的温度。3、金属晶体结构与金属导热性的关系、金属晶体结构与金属导热性的关系现在学习的是第11页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质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？金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。变也不易断裂。4、金属晶体结构与金属延展性的关系、金属晶体结构与金属延展性的关系现在学习的是第12页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质5、金属晶体结构具有金属光泽和颜色、金属晶体结构具有金属光泽和颜色由于自由电子可由于自由电子可吸收所有频率的光吸收所有频率的光，然后很快释，然后很快释放出各种频率的光放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白色或钢，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）由于灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色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，金属晶体的当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、排晶面取向杂乱、排列不规则列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。现在学习的是第13页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质金属键的强弱与金属熔点、硬度的关系金属键的强弱与金属熔点、硬度的关系(2)金属键的强弱金属键的强弱:可以用金属的原子化热来衡量。可以用金属的原子化热来衡量。金属的原子化热：指金属的原子化热：指1mol金属固体完全气化成相金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。原子化热可通过实验测量。互远离的气态原子时吸收的能量。原子化热可通过实验测量。金属原子化热越大，所以其金属键越强。（但金属性越弱金属原子化热越大，所以其金属键越强。（但金属性越弱）影响金属键的强弱的主要因素：金属元素的原子半影响金属键的强弱的主要因素：金属元素的原子半径、单位体积内自由电子的数目。径、单位体积内自由电子的数目。P33表表3-1现在学习的是第14页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质一般而言，金属元素的原子半径越小、单位体积内自一般而言，金属元素的原子半径越小、单位体积内自由电子的数目越多由电子的数目越多(电荷密度越大），金属键越强，金属晶体电荷密度越大），金属键越强，金属晶体的硬度越大，熔沸点越高。的硬度越大，熔沸点越高。但金属性越弱但金属性越弱如：如：金属键的比较：金属键的比较：NaMgNaKRbCs熔点最低的金属：汞（常温时成液态）熔点最低的金属：汞（常温时成液态）熔点很高的金属：钨（熔点很高的金属：钨（3410）现在学习的是第15页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质资资料料金属之最金属之最熔点最低的金属是熔点最低的金属是-汞汞熔点最高的金属是熔点最高的金属是-钨钨密度最小的金属是密度最小的金属是-锂锂密度最大的金属是密度最大的金属是-锇锇硬度最小的金属是硬度最小的金属是-铯铯硬度最大的金属是硬度最大的金属是-铬铬最活泼的金属是最活泼的金属是-铯铯最稳定的金属是最稳定的金属是-金金延性最好的金属是延性最好的金属是-铂铂展性最好的金属是展性最好的金属是-金金现在学习的是第16页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质练习：练习：1、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2、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金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动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 现在学习的是第17页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质3.金属的下列性质与金属键无关的是金属的下列性质与金属键无关的是()A.金属不透明并具有金属光泽金属不透明并具有金属光泽B.金属易导电、传热金属易导电、传热C.金属具有较强的还原性金属具有较强的还原性D.金属具有延展性金属具有延展性4.能正确描述金属通性的是能正确描述金属通性的是()A.易导电、导热易导电、导热B.具有高的熔点具有高的熔点C.有延展性有延展性D.具有强还原性具有强还原性现在学习的是第18页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质5.下列生活中的问题，不能用金属键知识解释的是下列生活中的问题，不能用金属键知识解释的是（）A.用铁制品做炊具用铁制品做炊具B.B.用金属铝制成导线用金属铝制成导线 C.C.用铂金做首饰用铂金做首饰 D.D.铁易生锈铁易生锈6 6、下列叙述正确的是（、下列叙述正确的是（）A.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 B原子晶体中只含有共价键原子晶体中只含有共价键 C.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 D分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键学键现在学习的是第19页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质三、金属晶体的堆积方式三、金属晶体的堆积方式1、晶胞：晶体中重复出现的最基本的结构单元。研、晶胞：晶体中重复出现的最基本的结构单元。研究晶体的结构只需研究其晶胞的结构。究晶体的结构只需研究其晶胞的结构。2、金属晶体的原子堆积方式、金属晶体的原子堆积方式平面内（二维空间）平面内（二维空间）（a a）非密置层）非密置层（b b）密置层）密置层现在学习的是第20页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质3、在三维空间，将密置层和非密置层按一定的方式堆积，就得到了金属晶体的4种基本空间堆积方式。（1 1）简单立方堆积（）简单立方堆积（PoPo）现在学习的是第21页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质（2）体心立方堆积）体心立方堆积这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属原子形成这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属原子形成的凹穴中的凹穴中,得到的是得到的是体心立方堆积体心立方堆积。现在学习的是第22页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质123456第二层第二层：对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准准1，3，5位。位。(或对准或对准2，4，6位，其情形是一样的位，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。积方式。思考：密置层的堆积方式有哪些？思考：密置层的堆积方式有哪些？现在学习的是第23页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质上图是此种六方上图是此种六方堆积的前视图堆积的前视图ABABA第一种：第一种：将第三层球对准第一层的球将第三层球对准第一层的球123456于是每两层形成一个周于是每两层形成一个周期，即期，即ABAB堆积方式，堆积方式，形成六方堆积。形成六方堆积。（3 3）六方堆积六方堆积现在学习的是第24页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质六方密堆积六方密堆积配位数配位数 12 12(同层同层 6 6，上下层各上下层各 3)3)现在学习的是第25页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质第三层的另一种排列第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层方式，是将球对准第一层的的 2 2，4 4，6 6 位，不同于位，不同于 AB AB 两层的位置，这是两层的位置，这是 C C 层。层。123456123456123456现在学习的是第26页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC第四层再排第四层再排A，于是形成，于是形成ABCABC三层一个周期。三层一个周期。这这种堆积方式可划分出面心立方晶种堆积方式可划分出面心立方晶胞。胞。（3 3）.面心立方堆积面心立方堆积配位数配位数 12 12(同层同层 6 6，上下层各上下层各 3)3)现在学习的是第27页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质面心立方最密堆积分解图现在学习的是第28页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方Po52%6体心立方(钾型）Na、K、Fe68%8六方堆积（镁型）Mg、Zn、Ti74%12面心立方（铜型）Cu、Ag、Au74%12总结：金属晶体的几种典型堆积模型总结：金属晶体的几种典型堆积模型现在学习的是第29页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质现在学习的是第30页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质现在学习的是第31页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质现在学习的是第32页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质在立方体顶点的微粒为在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。个晶胞共有。微粒数为：微粒数为：在立方体顶点的微粒为在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体心的金个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。属原子全部属于该晶胞。微粒数为：微粒数为：(1)(1)体心立方：体心立方：(2)(2)面心立方：面心立方：现在学习的是第33页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质 石墨晶体的层状结构，层石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如图）内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：，试回答下列问题：（1 1）图中平均每个正六边形）图中平均每个正六边形占有占有C C原子数为原子数为_个、占有个、占有的碳碳键数为的碳碳键数为_个。个。碳原子数目与碳碳化学键数目碳原子数目与碳碳化学键数目之比为之比为_。（3 3）现在学习的是第34页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质（4）三棱柱晶胞结构如图所示，则顶点上原子）三棱柱晶胞结构如图所示，则顶点上原子被被_个晶胞共有个晶胞共有,侧棱上的原子被侧棱上的原子被_个晶个晶胞所共有，胞所共有，顶面棱上的原子被顶面棱上的原子被_个晶胞所共个晶胞所共有有思考思考:如果晶胞结构为六棱柱如果晶胞结构为六棱柱,结果如何结果如何?现在学习的是第35页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质合金合金(1)定义：定义：把两种或两种以上的金属把两种或两种以上的金属(或金属与非金属或金属与非金属)熔熔合而成的具有金属特性的物质叫做合金。合而成的具有金属特性的物质叫做合金。例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜67%、锌、锌33%）；）；青铜是铜和锡的合金（含铜青铜是铜和锡的合金（含铜78%、锡、锡22%）；钢和）；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。故合金可以认为是生铁是铁与非金属碳的合金。故合金可以认为是具有金属特性的多种元素的具有金属特性的多种元素的混合物混合物。现在学习的是第36页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质(2)(2)合金的特性合金的特性合金的熔点比其成分中单个金属的熔点合金的熔点比其成分中单个金属的熔点低低具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工性能。性能。耐腐蚀性增强耐腐蚀性增强现在学习的是第37页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质练习部分练习部分1、如某晶体是右图六棱柱状晶胞，、如某晶体是右图六棱柱状晶胞，则晶胞中的原子数是则晶胞中的原子数是_现在学习的是第38页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质2、已已知知X、Y、Z三三种种元元素素组组成成的的化化合合物物是是离离子子晶晶体体，其其晶晶胞胞如如图图所所示示，则则下下面面表表示示该该化化合合物物的的化化学学式式正正确确的是的是()AZXY3BZX2Y6CZX4Y8DZX8Y12现在学习的是第39页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质3 3、金晶体的最小重复单元、金晶体的最小重复单元(也称晶胞也称晶胞)是面心立方体，是面心立方体，即在立方体的即在立方体的8 8个顶点各有个顶点各有个金原子，各个面的中心有一个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有(如图如图)。金原子。金原子的直径为的直径为d d，用，用NANA表示阿伏加德罗常数，表示阿伏加德罗常数，M M表示金的摩尔质量。表示金的摩尔质量。(1)(1)金晶体每个晶胞中含有金晶体每个晶胞中含有 个金原子。个金原子。(2)一个晶胞的体积是多少一个晶胞的体积是多少?(3)金晶体的密度是多少金晶体的密度是多少?（列式即可）（列式即可）现在学习的是第40页，共41页选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质感谢大家观看现在学习的是第41页，共41页