市级优质课 金属晶体.ppt

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1、新课标人教版化学选修新课标人教版化学选修3第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质 第三节第三节 金属晶体金属晶体TiTi金属样品金属样品4、金属为什么易导电？金属为什么易导电？6、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？5、金属为什么易导热？、金属为什么易导热？7、金属晶体结构具有金属光泽和颜色原因？、金属晶体结构具有金属光泽和颜色原因？8、影响金属键强弱的因素有哪些？、影响金属键强弱的因素有哪些？2、电子气理论是什么？、电子气理论是什么？3、金属共同的物理性质有哪些？、金属共同的物理性质有哪些？1、金属键的定义、成健微粒、存在、特征？、金属键的定义、成健微粒、存在、特征

2、？在金属单质的晶体中，原子之间以金属键相结合。描在金属单质的晶体中，原子之间以金属键相结合。描述金属键本质的理论是电子气理论。述金属键本质的理论是电子气理论。1 1、金属键的定义：金属原子脱落下来的价电子形成、金属键的定义：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的遍布整块晶体的“电子气电子气”被所有原子所共有，从而把所被所有原子所共有，从而把所有的金属原子维系在一起。有的金属原子维系在一起。（1 1）成键微粒：金属原子（阳离子）和自由电子。）成键微粒：金属原子（阳离子）和自由电子。（2 2）金属键存在：金属单质、合金。）金属键存在：金属单质、合金。（3 3）金属键特征：没有方向性、饱和性。）

3、金属键特征：没有方向性、饱和性。一、金属键一、金属键2 2、金属晶体：通过金属键形成的晶体。、金属晶体：通过金属键形成的晶体。1 1）在晶体中，不存在单个分子）在晶体中，不存在单个分子2 2）金属原子（阳离子）被自由电子所包围。）金属原子（阳离子）被自由电子所包围。金属晶体金属原子自由电子3 3、电子气理论：经典的金属键理论叫做、电子气理论：经典的金属键理论叫做“电子气理论电子气理论”。它把金属键形象地描绘成从。它把金属键形象地描绘成从金属原子上金属原子上“脱落脱落”下来的大量自由电子形下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的成可与气体相比拟的带负电的“电子气电子气”，金属原子则金属原子

4、则“浸泡浸泡”在在“电子气电子气”的的“海洋海洋”之中。之中。二、二、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、不透明、有容易导电、导热、有延展性、不透明、有金属光泽等。金属光泽等。【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，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，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但在外加电场的条件下自由电子自由电子就会就会发生发生定向运动定向运动，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。电子气中的自由电子在热的作用下，导电。电子气中的自由电

5、子在热的作用下，与金属原子频繁碰撞，所以金属的热导率与金属原子频繁碰撞，所以金属的热导率随温度的升高而降低。随温度的升高而降低。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【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。当金属某部分受热时，引起两者能量的交换。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，把能量传给金属原子。快，通过碰

6、撞，把能量传给金属原子。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？原子晶体受外力作用时，原子间的位移必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，然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型，无延展性。当金属受到外力时，由于金属键无延展性。当金属受

7、到外力时，由于金属键无方向性，各原子层发生相对滑动，无方向性，各原子层发生相对滑动，但排列但排列方式不变，弥漫在金属原子间的电子气可起方式不变，弥漫在金属原子间的电子气可起到类似轴承中滚珠之间的润滑剂的作用，所到类似轴承中滚珠之间的润滑剂的作用，所以金属具有良好的延展性。以金属具有良好的延展性。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，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。5 5、影响金属键强弱的因素：、影响金属键强弱的因素：金属阳离子所带电荷越多、金属阳离子所带电荷越多、离子半径越小，金属键越强。离子半径越小，金属键越强。金属键越强，熔点越高，硬度越大。金属键越强，熔点越高，硬度越大。金属键的强度

9、差别较大。如：钠的熔点较低金属键的强度差别较大。如：钠的熔点较低（98.8198.81)，硬度较小；而钨是熔点最高，硬度较小；而钨是熔点最高(3410)硬度最大的金属。硬度最大的金属。【思考思考4】已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的增已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大大 而递减，试用金属键理论加以解释。而递减，试用金属键理论加以解释。同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数相同），从上到下，原子（离子）半径依次增相同），从上到下，原子（离子）半径依次增大，则单质中所形成金属键依次减弱，故碱金大，则单质中所形成金属键依次减弱，故碱金属元素的熔沸点随原子

10、序数的增大而递减属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减。【思考思考5】试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的的 大小。大小。同周期元素，从左到右，价电子数依次增大，同周期元素，从左到右，价电子数依次增大，原子（离子）半径依次减小，则单质中所形成原子（离子）半径依次减小，则单质中所形成金属键依次增强，故钠、镁、铝三种金属熔沸金属键依次增强，故钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小顺序是：钠镁铝点和硬度的大小顺序是：钠镁铝。资料资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 -38.87熔点最高的金属是熔点最高的金属是-钨钨 3410密度最小的金属是密度

11、最小的金属是-锂锂 0.53g/cm3密度最大的金属是密度最大的金属是-锇锇 22.57g/cm3硬度最小的金属是硬度最小的金属是-铯铯 0.2硬度最大的金属是硬度最大的金属是-铬铬 9.0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 铂丝直径：铂丝直径：mm展性最好的金属是展性最好的金属是-金金 金箔厚：金箔厚：mm1.1.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，

12、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2.2.为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐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降低，而卤素单质的熔沸点从上到下却升高？B练习练习【总结】金属晶体的结构与性质的关系微粒微粒导电性导电性导热性导热性延展性延展性密度大密度大金属原金属原子和自子和自由电子由电子自由电子自由电子在外加电在外加电场的作用场的作用下发生定下发生定向移动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

13、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金属晶金属晶体具有体具有紧密堆紧密堆积结构积结构知识回顾：知识回顾：三种晶体类型与性质的比较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构成微粒构成微粒物物理理性性质质熔沸点熔沸点硬度硬度导电导电性性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

14、、S等等Au、Fe、Cu、钢钢铁铁等等共价键共价键范德华力范德华力金属键金属键原子原子分子分子金属原子和金属原子和自由电子自由电子很高很高很低很低差别较大差别较大很大很大很小很小差差别别较较大大无（硅为半导体）无（硅为半导体）无无导体导体3 3、下列有关金属元素的特征叙述正确的是、下列有关金属元素的特征叙述正确的是()()A金属元素的原子具有金属元素的原子具有还还原性，离子只有氧化性原性，离子只有氧化性D金属元素的化合价一定金属元素的化合价一定显显正价正价C金属元素在不同化合物中的化合价均不相同金属元素在不同化合物中的化合价均不相同D金属元素的金属元素的单质单质在常温下均在常温下均为为金属晶体

15、金属晶体B4、金属的下列性质中，不能用金属的电子气理论加以解、金属的下列性质中，不能用金属的电子气理论加以解 释的是释的是()A易导电易导电 B易导热易导热 C有延展性有延展性 D易锈蚀易锈蚀DD5、下列晶体中由原子直接构成的、下列晶体中由原子直接构成的单质单质有有()A白磷白磷 B氧气氧气 C金金刚刚石石 D金属金属镁镁C6、金属晶体的形成是因、金属晶体的形成是因为为晶体中存在晶体中存在()A金属离子金属离子间间的相互作用的相互作用 B金属原子金属原子间产间产生相互作用生相互作用C金属离子与自由金属离子与自由电电子子间间的相互作用的相互作用 D金属原子与自由金属原子与自由电电子子间间的相互作

16、用的相互作用C7、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 B8、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

17、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B9、组成金属晶体的微粒、组成金属晶体的微粒 （）A金属原子金属原子 B金属阳离子和电子金属阳离子和电子C金属原子和电子金属原子和电子 D阳离子和阴离子阳离子和阴离子B10、金属晶体具有延展性的原因（、金属晶体具有延展性的原因（）A金属键很微弱金属键很微弱 B金属键没有饱和性金属键没有饱和性C密堆积层的阳离子容易发生滑动，但不会破密堆积层的阳离子容易发生滑动，但不会破 坏密堆积的排列方式，也不会破

18、坏金属键坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键D金属阳离子之间存在斥力金属阳离子之间存在斥力C金属晶体原子平面排列方式有几种？非密置层探究探究A143213642A5密置层配位数为4配位数为6二、二、金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式简单立方堆积简单立方堆积非密置层层层堆积情况非密置层层层堆积情况1：相邻层原子在同一直线上的堆积相邻层原子在同一直线上的堆积简单立方堆积简单立方堆积配位数：配位数：晶胞含金属原子数晶胞含金属原子数16例：例：（PoPo）体心立方体心立方堆积堆积非密置层层层堆积情况非密置层层层堆积情况2：相邻原子层上层原子填入下层原子的凹

19、穴中相邻原子层上层原子填入下层原子的凹穴中体心立方堆积体心立方堆积配位数：配位数：28晶胞含金属原子数晶胞含金属原子数:金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式钾型钾型 下图是此种六方下图是此种六方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紧密堆积的前视图紧密堆积的前视图ABABA一种是将球对准一种是将球对准一种是将球对准一种是将球对准第一层的球。第一层的球。第一层的球。第一层的球。123456于是于是于是于是每两层形成一个周每两层形成一个周每两层形成一个周每两层形成一个周期期期期，即，即，即，即 ABABABAB 堆积方式，堆积方式，堆积方式，堆积方式，形成六方紧密堆积形成六方

20、紧密堆积形成六方紧密堆积形成六方紧密堆积。123456思考：第二层思考：第二层思考：第二层思考：第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式有几种？对第一层来讲最紧密的堆积方式有几种？对第一层来讲最紧密的堆积方式有几种？对第一层来讲最紧密的堆积方式有几种？123456AB，思考：对第一、二层来说，第思考：对第一、二层来说，第思考：对第一、二层来说，第思考：对第一、二层来说，第三层可以最紧密的堆积方式有三层可以最紧密的堆积方式有三层可以最紧密的堆积方式有三层可以最紧密的堆积方式有几种？几种？几种？几种？密置层堆积方式不存在两层原子在同一直线的密置层堆积方式不存在两层原子在同一直线的情况，只有相邻层紧密堆

21、积方式，类似于钾型。情况，只有相邻层紧密堆积方式，类似于钾型。123456一种是将球对准一种是将球对准一种是将球对准一种是将球对准第一层的球。第一层的球。第一层的球。第一层的球。123456123456另一种另一种排列方式，排列方式，是是将球对准第一层的将球对准第一层的2，4，6位位六方密堆积六方密堆积配位数配位数：12。(同层同层6，上下层各上下层各3)晶胞含金属原子数晶胞含金属原子数:6金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式镁型镁型第三层的第三层的另一种另一种排列方式，排列方式，是将球对是将球对准第一层的准第一层的2，4，6位位，不同于不同于AB两层的两层的位置位置，这是这是C层。层。123

22、456123456123456123456此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图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第四层再排第四层再排 A A，于于于于是形成是形成是形成是形成 ABCABCABCABC 三三三三层一个周期。层一个周期。层一个周期。层一个周期。配位数配位数配位数配位数：12(12(同层同层同层同层6 6，上下层各上下层各上下层各上下层各3 3)BCA晶胞含金属原子数晶胞含金属原子数:4金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式铜型铜型面心立方面心立方堆积模型采纳这种堆积的典型代表配位数晶胞镁型Mg Zn Ti12简单立方Po6

23、钾型Na K Fe8铜型Cu Ag Au12总总结结思考：思考：4中模型单位体积容纳原子数大小关系？中模型单位体积容纳原子数大小关系？52%68%74%74%空间利用率有四种不同堆有四种不同堆积积方式的金属晶体的晶胞如方式的金属晶体的晶胞如图图所示，所示，有关有关说说法正确的是法正确的是()A为简单为简单立方堆立方堆积积，为为六方最密堆六方最密堆积积，为为体心立方堆体心立方堆积积，为为面心立方最密堆面心立方最密堆积积B每个晶胞含有的原子数分每个晶胞含有的原子数分别为别为：1个，个，2个，个，2个，个，4个个C晶胞中原子的配位数分晶胞中原子的配位数分别为别为：6，8，8，12D空空间间利用率的大小关系利用率的大小关系为为：课后练习课后练习【解析解析】为简单立方堆积，为简单立方堆积，为体心立方堆积，为体心立方堆积，为六方最密堆积，为六方最密堆积，为面心立方最密堆积，为面心立方最密堆积，与与判断有误，判断有误，A项错误；每个晶胞含有的原子数项错误；每个晶胞含有的原子数分别为：分别为：81，812，812，864，B项正确；晶胞项正确；晶胞中原子的配位数应中原子的配位数应为为12，其他判断正确，其他判断正确，C项错误；四种晶体的空间利用项错误；四种晶体的空间利用率分别为率分别为52%、68%、74%、74%，D项错误。项错误。【答案答案】B