第三章-第三节-金属晶体课件.ppt

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1、分子晶体、原子晶体结构与性质关系的分子晶体、原子晶体结构与性质关系的分子晶体、原子晶体结构与性质关系的分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较比较比较比较 晶体类型晶体类型分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体结结构构粒子间的作用力粒子间的作用力性性质质硬度硬度溶、沸点溶、沸点导电导电溶解性溶解性构成晶体粒子构成晶体粒子分子分子原子原子分子间作用力分子间作用力共价键共价键结构、性质结构、性质较小较小较大较大较低较低很高很高固态和熔融状固态和熔融状态都不导电态都不导电不导电不导电相似相溶相似相溶难溶于常见溶剂难溶于常见溶剂复习提问复习提问第三节第三节 金属晶体金属晶体08 二月 2023TiTi金属样品

2、金属样品 金属原子脱落下来的金属原子脱落下来的价电子价电子形成遍布整形成遍布整块晶体的块晶体的“电子气电子气”，被所有原子所共用，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。这种从而把所有的金属原子维系在一起。这种金属阳离子和自由电子较强的作用称为金金属阳离子和自由电子较强的作用称为金属键属键一金一金属键属键电子气理论电子气理论金属阳离子和自由金属阳离子和自由电子间的较强作用（电子间的较强作用（静电作用静电作用）2.2.本质本质.概念概念3 3、成键微粒：、成键微粒：金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子5 5、金属晶体：、金属晶体：通过金属键作用形成的单质晶体通过金属键作用形成的单质

3、晶体4 4、金属键的特征：、金属键的特征：没有饱和性、方向性没有饱和性、方向性6 6、金属晶体结构、金属晶体结构 紧密堆积（紧密堆积（“巨分子巨分子”）紧密堆积紧密堆积是指金属晶体以圆球状的金属原子是指金属晶体以圆球状的金属原子 一个挨着一个地堆积在一起，这些圆球状原子在一个挨着一个地堆积在一起，这些圆球状原子在空间的排列形式是使一空间的排列形式是使一定体积的晶体内含有最多定体积的晶体内含有最多数目的原子。数目的原子。7 7、金属的性质性质金属具有导电性、导热性、有延展性、有金属光泽金属具有导电性、导热性、有延展性、有金属光泽等，包括熔沸点高低均与金属键有关。等，包括熔沸点高低均与金属键有关。

4、金属为什么具有这些共同物理性质呢金属为什么具有这些共同物理性质呢?产生这些特性的产生这些特性的根本原因根本原因是金属晶体中有自由电子是金属晶体中有自由电子【讨论讨论1 1】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，但在外加电场作用下电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场作用下自由电子自由电子就会就会作定向运动作定向运动，因而形成电流，所以金属，因而形成电流，所以金属容易导电。容易导电。晶体类型晶体类型电解质电解质金属金属导电时的状态导电时的状态导电粒子导电粒子变变 化化水溶液或水溶液或熔

5、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电解质、金属导电的区别：比较电解质、金属导电的区别：（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化学变化化学变化物理变化物理变化【讨论讨论2 2】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离子碰撞，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。引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，该区域里的自由电当金属某部分受热时，该区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属离子。量传给金属离子。金属容易导热，

6、是由于金属容易导热，是由于自由电子运动时与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金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分低的部分，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。（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【讨论讨论3 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？金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用互作用没有方向性没有方向性，各原子层之间发生相对滑，各原子层之间发生相对滑动以后，动以后，并不会改变原来的排列方式并不会改变原来的排列方式，金属键金属键并没有

7、被破坏并没有被破坏，因而即使在外力作用下，发生，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂，具有延展性。形变也不易断裂，具有延展性。而原子晶体受外力作用时，原子间的位移而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，必然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型，无延展性。无延展性。（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（4）金属晶体具有金属光泽和颜色）金属晶体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，然后很快释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，因此绝大多数金属具有银白色或钢灰色光泽

8、。而某些金金属具有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于属（如铜、金、铯、铅等）由于较易吸收较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色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晶面取向杂乱、晶格排列不规则杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。射不出去，所以成黑色。8、金属晶体熔点变化规律、金属晶体熔点变化规律（1）金属晶体熔点变化较大，）金属晶体熔点变化较大，与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子之间与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子之间的金属键的强弱有密切关系的金属键的

9、强弱有密切关系（2）一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱）一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定：决定：金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多，金属键越多，金属键越强强，熔点就相应越，熔点就相应越高高，硬度也越，硬度也越大大。如：如：K Na Mg Al Li Na K Rb Cs小结：三种晶体类型与性质的比较小结：三种晶体类型与性质的比较晶体晶体类类型型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体概念概念相相邻邻原子之原子之间间以共价以共价键键相相结结合而成具有空合而成具有空间间网状网状结结构的晶体构的晶体分子分子间间以分子以分子间间

10、作用力相作用力相结结合而成的晶体合而成的晶体通通过过金属金属键键形成的形成的晶体晶体作用力作用力共价共价键键范德范德华华力、力、氢键氢键金属金属键键构成微粒构成微粒原子原子分子分子金属阳离子和自由金属阳离子和自由电电子子物物理理性性质质熔沸点熔沸点很高很高很低很低一般一般较较高高差差别较别较大大硬度硬度很大很大很小很小一般一般较较高高差差别较别较大大导电导电性性无（硅无（硅为为半半导导体）体）无无导导体体实实例例金金刚刚石、二氧化硅、石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅晶体硅、碳化硅 Ar、S等等Au、Fe、Cu、钢铁钢铁等等1.1.1.1.下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（）A.A.任何晶体中，若

11、含有阳离子也一定含有阴任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子离子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，不含分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键有其他化学键B练习练习2.2.为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降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？低，而卤素单质的熔沸点从上到下却升高？金属原子在金属原子在平面（二维空间）平面（二维空间）上有几种排列方式？上有几种排列方式？二、金属晶体的原子堆积模型二、金属晶体的原

12、子堆积模型 （a a）非密置层）非密置层（b b）密置层）密置层两种排列方式的配位数分两种排列方式的配位数分别是多少？哪种排列方式别是多少？哪种排列方式使一定体积内含有的原子使一定体积内含有的原子数目最多？数目最多？u思考：金属原子在形成晶体时有几种堆积方式？思考：金属原子在形成晶体时有几种堆积方式？u活动活动探究：探究：将桌上的乒乓球在三维空间堆积起来，有几种不同的堆将桌上的乒乓球在三维空间堆积起来，有几种不同的堆积方式？比较不同方式堆积时金属晶体的配位数、原子的积方式？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。空间利用率、晶胞的区别。1 1、简单立方堆积（简单立方堆

13、积（PoPo）金属晶体的原子空间金属晶体的原子空间（三维）（三维）堆堆积模型积模型晶胞的形状是什么晶胞的形状是什么？含几个原子？含几个原子？简单立方堆积简单立方堆积配位数：配位数：6空间占有率：空间占有率：52%2 2、钾型、钾型体心立方堆积（体心立方堆积（IA，VB，VIB）金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式钾型钾型体心立方堆积体心立方堆积配位数：配位数：8空间占有率：空间占有率：68%123456第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准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。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

14、三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。密的堆积方式。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？下图是此种六方下图是此种六方紧密堆积的前视图紧密堆积的前视图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每两层形成一个周期期，即，即ABAB堆积方式，堆积方式，形成六方最密堆积形成六方最密堆积。配位数配位数12。(同层同层6，上下层各上下层各3)3 3、镁型镁型六方最密堆积六方最密堆积六方密堆积六方密堆积第三层的第三层的另一种另一种排列排列方式，方式，是将

15、球对准第一层是将球对准第一层的的2，4，6位位，不同于不同于AB两层的位置两层的位置，这是这是C层。层。123456123456123456123456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，于是形于是形成成ABCABC三层一个周三层一个周期。期。得到面心立方堆积得到面心立方堆积。配位数配位数12。(同层同层6，上下层各上下层各3)4 4、铜型铜型面心立方面心立方面心立方面心立方 BCA三、金属晶体的四种堆积模型对比三、金属晶体的四种堆积模型对比堆积模型堆积模型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方简单立方钾型钾型(bcp

16、)镁型镁型(hcp)铜型铜型(ccp)阅读课文阅读课文7676资料卡片资料卡片，并填写下表，并填写下表钋（钋（Po）52%6Na、K、Fe68%8Mg、Zn、Ti74%12Cu、Ag、Au74%12简简简简单单单单立立立立方方方方钾钾钾钾型型型型（体体体体心心心心立立立立方方方方密密密密堆堆堆堆积积积积）镁镁镁镁型型型型（六六六六方方方方最最最最密密密密堆堆堆堆积积积积）铜铜铜铜型型型型面面面面心心心心立立立立方方方方最最最最密密密密堆堆堆堆积积积积金属晶体的四中堆积模型对比三维堆积三维堆积四种方式四种方式小结小结金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型简简单单立立方方堆堆积积钾型钾型体心体心立方立方由由非非密密置置层层一一层层一一层层堆堆积积而而成成镁型镁型铜型铜型金属晶体的两种最密堆积方式金属晶体的两种最密堆积方式找铜型的晶胞找铜型的晶胞BCA