第三节金属晶体课件优秀PPT.ppt

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1、第三节金属晶体课件第一页，本课件共有40页教学目标教学目标知识与能力知识与能力1、了解金属的性质和形成原因2、掌握金属键的本质“电子气理论”3、能用电子气理论和金属晶体的有关知识解释金属的性质教学重点：教学重点：金属具有共同物理性质的解释。教学难点：教学难点：金属键和电子气理论。第二页，本课件共有40页离子晶体、分子晶体、原子晶体结构与离子晶体、分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较性质关系的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

2、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页，本课件共有40页TiTi金属样品金属样品第四页，本课件共有40页 一一、金属共同的物理性质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。容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。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?二、金属的结构二、金属的结构第五页，本课件共有40页（1）构成粒子：）构成粒子：（2）粒子间作用力：）粒子间作用力：金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子金属离子和

3、自由电子之间的较强作用金属离子和自由电子之间的较强作用金属键（电子气理论）金属键（电子气理论）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晶体金属键：金属键：金属离子与自由电子之间的较金属离子与自由电子之间的较强作用力。强作用力。（1）金属键强弱的判断的方法：金属阳离子所带）金属键强弱的判断的方法：金属阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强。电荷数越多，半径越小，金属键越强。（2）金属键没用方向性和饱和性。）金属键没用方向性和饱和性。（3）金属键的本质）金属键的本质“电子气理论电子气理论”第六页，本课件共有40页【讨论讨论1 1】1 1、金属为什么易导电？、金属

4、为什么易导电？2、金属导电与电解质在熔融状态下的导电，电解质、金属导电与电解质在熔融状态下的导电，电解质溶液的导电有什么不同？溶液的导电有什么不同？三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系三、金属晶体的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金属导电是有自由移动的电子，而电解质在融熔状态金属导电是有自由移动的电子，而电解质在融熔状态下和溶液中导电是有自由移动的离子。下和溶液中导电是有自由移动的离子。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有一

5、定方向的，但在外加电场的条件下自由电子自由电子就会就会发生定向运发生定向运动动，因而形成电流，所以金属容易导电。，因而形成电流，所以金属容易导电。第七页，本课件共有40页【讨论讨论2 2】1 1、金属为什么易导热？金属为什么易导热？2 2、金属晶体导热过程中粒子运动情况如何？、金属晶体导热过程中粒子运动情况如何？3 3、这些粒子通过什么方式传递热量？、这些粒子通过什么方式传递热量？4 4、热量传递的方向及最后整个金属晶体温度高低情况怎样？、热量传递的方向及最后整个金属晶体温度高低情况怎样？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。自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，引起两者能量的

6、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，把能量传给金属离子。快，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离子碰撞把能量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部分从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的，从而使整块金属达到相同的温度。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八页，本课件共有40页【讨论讨论3 3】1 1、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？2

7、 2、金属键在金属延展过程中是否发生断裂？、金属键在金属延展过程中是否发生断裂？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。而金属晶体中由于金属离子与自由电而难以锻压成型，无延展性。而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，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形

8、变也不易断裂。裂。第九页，本课件共有40页【总结】金属晶体的结构与性质的关系导电性导电性导热性导热性延展性延展性金属离金属离子和自子和自由电子由电子自由电子在自由电子在外加电场的外加电场的作用下发生作用下发生定向移动定向移动自由电子自由电子与金属离与金属离子碰撞传子碰撞传递热量递热量晶体中各晶体中各原子层相原子层相对滑动仍对滑动仍保持相互保持相互作用作用第十页，本课件共有40页4、金属晶体结构具有金属光泽、金属晶体结构具有金属光泽和颜色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，然后很快释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，因此绝大多数金属

9、具有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于金、铯、铅等）由于较易吸收某些频率的光而较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色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晶面取向杂乱、晶格排列不规则乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。出去，所以成黑色。第十一页，本课件共有40页四四.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的金与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自

10、由电子之间的金属键的强弱有密切关系属键的强弱有密切关系熔点最低的金属：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）铁的熔点：铁的熔点：15352、一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定：、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。金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大。但金属性越弱但金属性越弱如：如：KNaMgAlLiNaKRbCs第十二页，本课件共有40页资资料料金属之最金属之最熔点最低的金属是熔点

11、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-金金第十三页，本课件共有40页小结：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

12、的晶体构的晶体分子分子间间以范德以范德华华力相力相结结合而合而成的晶体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差差别较别较大大硬度硬度很大很大很小很小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、钢钢铁铁等等第十四页，本课件共有40页1.1.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

13、体中存在（）A.A.金属离子间的相互作用金属离子间的相互作用B B金属原子间的相互作用金属原子间的相互作用 C.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.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2.2.金属能导电的原因是（金属能导电的原因是（）A.A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的金属晶体中金属阳离子与自由电子间的 相互作用较弱相互作用较弱 B B金属晶体中的自由电子在外加电场作用下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可发生定向移动 C C金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用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

14、动下可发生定向移动 D 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 练习练习CB第十五页，本课件共有40页3.3.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任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子子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，不含有其分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键他化学键4.4.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

15、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？B练习练习第十六页，本课件共有40页第三节第三节 金属晶体金属晶体物质结构与性质第三章第三节 第二课时第二课时第十七页，本课件共有40页教学目标教学目标知识与能力知识与能力1、掌握金属晶体的四种原子堆积模型2、能找出金属晶体的四种基本堆积模型的配位数，能计算空间利用率。4、教学重点：教学重点：金属晶体内原子的空间排列方式教学难点：教学难点：金属晶体内原子的空间排列方式及空间利用率的计算第十八页，本课件共有40页金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型（1 1）几个概念）几个概念 紧密堆积紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽：微粒之

16、间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间可能的相互接近，使它们占有最小的空间 配位数配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数粒个数 空间利用率空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积：晶体的空间被微粒占满的体积百分数，用它来表示紧密堆积的程度百分数，用它来表示紧密堆积的程度第十九页，本课件共有40页金属原子在二维空间（平面）上有二种排列方式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二、金属晶体的原子堆积模型 （a a）非密置层）非密置层（b b）密置层）密置层金属晶体可以看成金属原子在三维金属晶体可以看成金属原子在三维

17、空间中堆积而成空间中堆积而成.那么那么,非密置层在三维空间里堆积有几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。子的空间利用率、晶胞的区别。配位数配位数=4配位数配位数=6思考与交流思考与交流第二十页，本课件共有40页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？第二十一页，本课件共有40页简单立方堆积简单立方堆积第二十二页，本课件共有40页1 1、简单立方堆积、简单立方堆积Po配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：6152%第二十三页，

18、本课件共有40页2、体心立方堆积体心立方堆积-钾型钾型金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式体心立方堆积体心立方堆积非密置层的另一种堆积是将上层金属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原子填入下层的金属原子形成的凹穴中（IA，VB，VIB）第二十四页，本课件共有40页配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：868%2第二十五页，本课件共有40页空间利用率计算例例1：计算体心立方晶胞中金属原子的空间利用率。：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

19、胞含有几个原子:1+8 1/8=2第二十六页，本课件共有40页空间利用率计算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：2a 2+a 2=(4r)2空间利用率 =晶胞含有原子的体积/晶胞体积100%=第二十七页，本课件共有40页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 1，3 3，5 5 位。位。(或对准或对准 2 2，4 4，6 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。的

20、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？第二十八页，本课件共有40页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第一种是将第三层的球对准第一层的第一种是将第三层的球对准第一层的球。球。123456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，形成六方堆积方式，形成六方紧密堆积。紧密堆积。配位数配位数 。(同层同层 ，上下层各，上下层各 。)12 63第二十九页，本课件共有40页第二种是将第三层的第二种是将第三层的球对准第一层的球对准第一层的 2 2，4 4，6 6 位，不同于位，不同于 AB AB 两层两层的位置，

21、这是的位置，这是 C C 层。层。123456123456123456第三十页，本课件共有40页123456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。得得到面心立方堆积。到面心立方堆积。配位数配位数 。(同层同层 ，上下层各上下层各 )126 3第三十一页，本课件共有40页镁型镁型六方密堆积六方密堆积3、按密置层的堆积方式的第一种：按密置层的堆积方式的第一种：六方密堆积六方密堆积第三十二页，本课件共有40页配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：12（同层同

22、层6个，上下层各个，上下层各3个个）74%2镁型镁型六方密堆积六方密堆积（Be Mg B B B Be Mg B B B）第三十三页，本课件共有40页4 4、铜型、铜型 面心立方面心立方 按密置层的堆积方式的第二种：按密置层的堆积方式的第二种：面心立方堆积面心立方堆积第三十四页，本课件共有40页面心立方面心立方 BCA第三十五页，本课件共有40页配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：铜型铜型 面心立方面心立方 BCA12（同层同层6个，上下层各个，上下层各3个个）74%4（BPbPdPt）第三十六页，本课件共有40页例2：求面心立方晶胞的空间利用率.解：晶

23、胞边长为a，原子半径为r.由勾股定理：a 2+a 2=(4r)2 a=2.83r每个面心立方晶胞含原子数目：81/8+6=4=(44/3r 3)/a 3=(44/3r 3)/(2.83 r)3100%=74%空间利用率计算第三十七页，本课件共有40页三、金属晶体的结构特征三、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：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

24、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。第三十八页，本课件共有40页1 1、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阅读阅读资料卡片资料卡片并掌握并掌握第三十九页，本课件共有40页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）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）第四十页，本课件共有40页