晶体结构与性质金属晶体.pptx

第1页/共40页容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。思考与交流思考与交流1：金属为什么具有这些共同性质呢金属为什么具有这些共同性质呢?一、金属共同的物理性质一、金属共同的物理性质二、金属的结构二、金属的结构第2页/共40页组成微粒：组成微粒：作用力：作用力：金属阳离子、自由电子金属阳离子、自由电子金属阳离子和自由电子之间的较强金属阳离子和自由电子之间的较强作用作用金属键（金属键（电子气理论电子气理论）金属晶体：金属晶体：通过通过金属键金属键作用形成的单质晶体。作用形成的单质晶体。金属键强弱判断金属键强弱判断:阳离子所带电荷多、半径阳离子所带电荷多、半径小金属键强，熔沸点高，小金属键强，熔沸点高，化学性质稳定。化学性质稳定。特征：无方向性和饱和性第3页/共40页【思考与交流思考与交流2】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自由电子电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，因而形成电流，所以金属容易导电。导电。晶体类型晶体类型离子晶体离子晶体金属晶体金属晶体导电时的状态导电时的状态导电粒子导电粒子水溶液或水溶液或熔融状态下熔融状态下晶体状态晶体状态自由移动的离子自由移动的离子自由电子自由电子比较离子晶体、金属晶体导电的区别：比较离子晶体、金属晶体导电的区别：三、金属晶体结构与金属性质的内在联系三、金属晶体结构与金属性质的内在联系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第4页/共40页【思考与交流思考与交流3】金属为什么易导热？金属为什么易导热？自由电子在运动时经常与金属阳离子碰撞，引起两自由电子在运动时经常与金属阳离子碰撞，引起两者能量的交换。者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的自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，通过碰撞，把能量传由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属阳离子。给金属阳离子。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阳离子自由电子运动时与金属阳离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使，从而使整块金属达到相同的温度。整块金属达到相同的温度。2、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第5页/共40页【思考与交流思考与交流4】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？原子晶体受外力作用时，原子间的位移必然导致共原子晶体受外力作用时，原子间的位移必然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型，无延展性。价键的断裂，因而难以锻压成型，无延展性。而金属晶而金属晶体中由于金属阳离子与自由电子间的相互作用没有方向体中由于金属阳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，仍可保持这种相性，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，发生形变也不易断裂。互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。3、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自由电子自由电子+金属离子金属离子金属原子金属原子+第6页/共40页注意：注意：不同的金属在某些性质方面，如不同的金属在某些性质方面，如密度密度、硬度硬度、熔熔点点等又表现出很大差别。这与金属原子本身、晶体中原等又表现出很大差别。这与金属原子本身、晶体中原子的排列方式等因素有关。子的排列方式等因素有关。例例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、金属阳离子间的相互作用、金属阳离子间的相互作用B、金属原子间的相互作用、金属原子间的相互作用C、金属阳离子与自由电子间的相互作用、金属阳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例例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动、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、金属晶体在外加电场作用下可失去电子BC第7页/共40页资资料料卡卡片片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-金金第8页/共40页课后阅读材料1超导体一类急待开发的材料一般说来，金属是电的良好导体（汞的很差）。1911年荷兰物理学家H昂内斯在研究低温条件下汞的导电性能时，发现当温度降到约4K(即269、)时汞的电阻“奇异”般地降为零，表现出超导电性。后又发现还有几种金属也有这种性质，人们将具有超导性的物质叫做超导体。2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，叫做合金，合金属于混合物，对应的固体为金属晶体。合金的特点：仍保留金属的化学性质，但物理性质改变很大；熔点比各成份金属的都低；强度、硬度比成分金属大；有的抗腐蚀能力强；导电性比成分金属差。第9页/共40页1、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B2、为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低，而、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？卤素单质的熔沸点从上到下却升高？第10页/共40页3、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B第11页/共40页（a）非密置层）非密置层（b）密置层）密置层哪种排列方式使圆球周围剩余哪种排列方式使圆球周围剩余空隙最小？空隙最小？问题探究一问题探究一配位数为配位数为4配位数为配位数为6第12页/共40页 金属原子在形成晶体金属原子在形成晶体时有几种堆积方式时有几种堆积方式？（三维？（三维空间堆积）空间堆积）问题探究二问题探究二第13页/共40页简单立方堆积简单立方堆积金属钋（金属钋（Po）（1）该种堆积方式的代表是）该种堆积方式的代表是；（2）这种堆积方式的晶胞是）这种堆积方式的晶胞是，该晶胞一共拥有，该晶胞一共拥有个原子，配个原子，配位数为位数为。（非密置层之间堆积）（非密置层之间堆积）第14页/共40页体心立方堆积体心立方堆积钠、钾、铬、钼、钨等钠、钾、铬、钼、钨等（1）该种堆积方式的代表是）该种堆积方式的代表是；（2）这种堆积方式的晶胞是）这种堆积方式的晶胞是，该晶胞一共拥有，该晶胞一共拥有个原子，个原子，配位数为配位数为。（非密置层之间堆积）（非密置层之间堆积）第15页/共40页活动与探究三维空间里密置层金属原子的堆积方式 将将密置层密置层的小球在一个平面上黏合在一起，再一层一层地堆积起来（的小球在一个平面上黏合在一起，再一层一层地堆积起来（至少至少堆堆4 4层层），使），使相邻层相邻层上的小球上的小球紧密接触紧密接触，有哪些堆积方式？，有哪些堆积方式？注意：堆积方式的周期性、稳定性注意：堆积方式的周期性、稳定性AABB第16页/共40页三维空间里密置层的金属原子的堆积方式（1）ABAB堆积方式（2）ABCABC堆积方式第17页/共40页123456123456A AB B 第二层小球的球心对准第一层的第二层小球的球心对准第一层的 1 1、3 3、5 5 位（位（）或对准）或对准 2 2、4 4、6 6 位（位（）。）。关键是第三层关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有，对第一、二层来说，第三层可以有两种两种最紧密的堆积方式。最紧密的堆积方式。俯视图第18页/共40页前视图ABABA（1）ABAB堆积方式 第三层小球对准第一层的小球。第三层小球对准第一层的小球。每两层形成一个周期每两层形成一个周期地地紧密堆积紧密堆积。123456第19页/共40页（2）ABCABC堆积方式 第三层小球对准第一层小球空穴的第三层小球对准第一层小球空穴的2 2、4 4、6 6位位。第四层同第一层。第四层同第一层。每三层形成一个周期每三层形成一个周期地地紧密堆积紧密堆积。123456123456ABABCA123456前视图前视图C第20页/共40页 俯视图：俯视图：ABAB堆积方式ABCABC堆积方式第21页/共40页六方紧密堆积六方紧密堆积（1）该种堆积方式的代表是）该种堆积方式的代表是；（2）这种堆积方式的晶胞是）这种堆积方式的晶胞是，该晶胞一共拥有，该晶胞一共拥有个原子，配位数为个原子，配位数为。镁、锌、钛等镁、锌、钛等（密置层之间堆积）（密置层之间堆积）第22页/共40页面心立方堆积面心立方堆积（密置层之间堆积）（密置层之间堆积）第23页/共40页ABC（1）该种堆积方式的代表是）该种堆积方式的代表是；（2）这种堆积方式的晶胞是）这种堆积方式的晶胞是，该晶胞一共拥有，该晶胞一共拥有个原子，配个原子，配位数为位数为。金、银、铜、铝等金、银、铜、铝等第24页/共40页金属晶体的四种堆积模型对比金属晶体的四种堆积模型对比第25页/共40页空间利用率的计算空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子空间利用率：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。在整个晶体空间中所占有的体积百分比。球体积球体积 空间利用率空间利用率=100%晶胞体积晶胞体积第26页/共40页简单立方堆积的空间利用率是多少？简单立方堆积的空间利用率是多少？体心立方堆积的空间利用率是多少？体心立方堆积的空间利用率是多少？第27页/共40页A3型最密堆积的空间利用率计算解：第28页/共40页在在A3型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是平行四边形，各边长平行四边形，各边长a=2r，则平行四边形的面积：，则平行四边形的面积：平行六面体的高：平行六面体的高：第29页/共40页第30页/共40页A1型堆积方式的空间利用率计算第31页/共40页2.体心立方密堆积（A2）A2不是最密堆积。每个球有八个最近的配体（处于边长为a的立方体的8个顶点）和6个稍远的配体，分别处于和这个立方体晶胞相邻的六个立方体中心。故其配体数可看成是14，空间利用率为68.02%.每个球与其8个相近的配体距与6个稍远的配体距离第32页/共40页堆积模堆积模型型采纳这种堆积的采纳这种堆积的典型代表典型代表空间利用率空间利用率配位数配位数晶胞晶胞简单立简单立方方52%6钾型钾型(bcp)K、Na、Fe68%8镁型镁型(hcp)Mg、Zn、Ti74%12铜型铜型(ccp)Cu,Ag,Au74%12Po(钋)第33页/共40页123456123456六方紧密堆积六方紧密堆积第34页/共40页ABABA 第一种是将球对准第一层的球第一种是将球对准第一层的球123456于是于是每两层形成一个周期每两层形成一个周期，即即ABABABAB堆积方式，形成六堆积方式，形成六方紧密堆积方紧密堆积。第35页/共40页123456123456123456第36页/共40页123456A AB BC CA AA AB BC C面心立方堆积面心立方堆积第37页/共40页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、金属单质的熔点总是高于分子晶体单质的熔点总是高于分子晶体2、合金是不同金属或金属与一些非金属熔化状态下形成的一种熔合物，根据下表中提供的不同单质的熔沸点数据，判断可以形成合金的是（）A、铝和硅B、铝和硫C、钠与硫D、钠与硅第38页/共40页2、下列叙述正确的是（）A、同主族金属的原子半径越大，熔点越高B、稀有气体的原子序数越大沸点越高C、晶体中存在离子的一定是离子晶体D、金属晶体中的自由电子属整个晶体共有3、下列叙述正确的是（）A、熔点：钠镁铝B、因为氧化铝是两性氧化物，所以它的熔点较低C、三氯化铝晶体易溶于水，易溶于乙醚，熔点为200左右，所以它是分子晶体D、所有的金属在室温时都是固体4、据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，这、据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，这金属键越强。金属键越强，其晶体的硬度越大，熔沸点越高。由金属键越强。金属键越强，其晶体的硬度越大，熔沸点越高。由此判断下列说法错误的是此判断下列说法错误的是（）A、镁的硬度大于铝、镁的硬度大于铝B、镁的熔沸点低于钙、镁的熔沸点低于钙C、镁的硬度大于钾、镁的硬度大于钾D、钙的熔沸点高于钾、钙的熔沸点高于钾第39页/共40页感谢您的观看。第40页/共40页