2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 3.3 金屬晶體課件 新人教版選修3.ppt

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1、第三節(jié)金屬晶體,1.能記住金屬鍵的含義“電子氣”理論。 2.會(huì)運(yùn)用金屬鍵理論解釋金屬的物理性質(zhì)。 3.能記住金屬晶體的原子堆積模型。,一,二,三,四,一、金屬鍵 1.概念 金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”,被所有原子共用,從而把所有金屬原子維系在一起。 2.理論 描述金屬鍵本質(zhì)的最簡(jiǎn)單理論是“電子氣理論”。 3.成鍵粒子 成鍵粒子是金屬離子和自由電子。,,,,,,,一,二,三,四,二、金屬晶體 1.結(jié)合方式 在金屬晶體中,原子間以金屬鍵相結(jié)合。 2.金屬晶體的性質(zhì) 優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。 3.用電子氣理論解釋金屬的性質(zhì),,,,,,,,一,二,三,四,,,,,一,二,

2、三,四,金屬導(dǎo)電與電解質(zhì)溶液導(dǎo)電有什么區(qū)別? 提示：金屬導(dǎo)電的微粒是電子,電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的微粒是陽(yáng)離子和陰離子;金屬導(dǎo)電過(guò)程不生成新物質(zhì),屬于物理變化,而電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的同時(shí)要在陰、陽(yáng)兩極生成新物質(zhì),屬于化學(xué)變化,故二者導(dǎo)電的本質(zhì)是不同的。,一,二,三,四,三、金屬晶體的原子堆積模型 金屬原子在二維平面里有兩種排列方式,一種是非密置層,其配位數(shù)為4;另一種是密置層,其配位數(shù)為6。金屬晶體可看作是金屬原子在三維空間中堆積而成,有如下基本模式: 1.簡(jiǎn)單立方堆積 是按非密置層(填“密置層”或“非密置層”)方式堆積而成,其空間利用率比較低。晶胞是一個(gè)立方體,每個(gè)晶胞含1個(gè)原子,如金屬釙。 2.體心立

3、方堆積 是按非密置層(填“密置層”或“非密置層”)方式堆積而成。晶胞是含2個(gè)原子的體心立方,如堿金屬。,,,,,,,,,,,一,二,三,四,3.六方最密堆積和面心立方最密堆積 六方最密堆積和面心立方最密堆積是按照密置層(填“密置層”或“非密置層”)的方式堆積而成,配位數(shù)均為12,空間利用率均為74%。 六方最密堆積:按ABABABAB的方式堆積;面心立方最密堆積:按ABCABCABC的方式堆積。,,,,,,一,二,三,四,金屬晶體采用密堆積的原因是什么? 提示：由于金屬鍵沒(méi)有飽和性和方向性,金屬原子能從各個(gè)方向互相靠近,從而導(dǎo)致金屬晶體最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式是堆積密度大,原子配位數(shù)高,這樣能充分利用

4、空間。,一,二,三,四,四、石墨混合晶體 1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)層狀結(jié)構(gòu) (1)同層內(nèi),碳原子采用sp2雜化,以共價(jià)鍵相結(jié)合形成正六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所有碳原子的2p軌道平行且相互重疊,p電子可在整個(gè)平面中運(yùn)動(dòng)。 (2)層與層之間以范德華力相結(jié)合。 2.晶體類型 石墨晶體中,既有共價(jià)鍵,又有金屬鍵和范德華力,屬于混合晶體。,,,,,,,,一,二,一、金屬物理性質(zhì)的解釋 金屬的通性源于其結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn),我們應(yīng)該在正確理解金屬鍵的電子氣理論的基礎(chǔ)上來(lái)解釋金屬的通性。 1.金屬晶體具有金屬光澤和顏色 絕大多數(shù)金屬都是銀白色、具有金屬光澤的晶體,少部分金屬晶體有其他顏色。這是由于自由電子對(duì)可見(jiàn)光進(jìn)行選擇性吸收和

5、反射,從而使金屬晶體具有不同的顏色和光澤。,一,二,2.金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性 導(dǎo)電性:在金屬晶體中,存在著許多自由電子,這些自由電子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有方向性。但是,在外加電場(chǎng)的作用下,自由電子會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)而形成電流,故金屬易導(dǎo)電。不同的金屬導(dǎo)電能力不同,導(dǎo)電性最好的三種金屬依次是銀、銅、鋁。 導(dǎo)熱性:自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬離子相互碰撞,在碰撞過(guò)程中發(fā)生能量交換。當(dāng)金屬的某一部分受熱時(shí),從區(qū)域獲得能量的電子會(huì)向別處運(yùn)動(dòng)并與金屬離子發(fā)生碰撞,從而將能量從溫度高的區(qū)域傳遞到溫度低的區(qū)域,最后使整塊金屬的溫度趨于一致。金屬的導(dǎo)熱性可以解釋生活中常見(jiàn)的一些現(xiàn)象。比如,在冬天我們感覺(jué)金屬制品比木制品更涼,原因是

6、當(dāng)人接觸到金屬時(shí),金屬很快將人體的熱量傳遞出去,因?yàn)槟局破凡灰讓?dǎo)熱,所以當(dāng)人接觸到木制品時(shí),身體的熱量不易散失。,一,二,3.金屬的延展性 延展性實(shí)際上是延性和展性的合稱。延性指拉成細(xì)絲的性質(zhì),展性指軋成薄片的性質(zhì)。 金屬之所以具有延展性是因?yàn)楫?dāng)金屬受到外力時(shí),晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),由于金屬離子與自由電子之間的相互作用沒(méi)有方向性,受到外力后,相互作用沒(méi)有被破壞,故金屬只發(fā)生形變而不斷裂,從而使金屬表現(xiàn)出良好的延展性。 不同的金屬延展性不同,延展性最好的是金,1 g金能拉成3.2 km的細(xì)絲,可壓制成0.1 m厚的薄片。,一,二,二、金屬晶體 1.金屬晶體的性質(zhì) (1)良好的導(dǎo)電性、

7、導(dǎo)熱性和延展性。 (2)熔、沸點(diǎn):金屬鍵越強(qiáng),熔、沸點(diǎn)越高。 同周期金屬單質(zhì),從左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸點(diǎn)逐漸升高。 同主族金屬單質(zhì),從上到下(如堿金屬)熔、沸點(diǎn)逐漸降低。 合金的熔、沸點(diǎn)一般比其各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低。 金屬晶體熔點(diǎn)差別很大,如汞常溫為液體,熔點(diǎn)很低(-38.9 ),而鐵等金屬熔點(diǎn)很高。,一,二,2.金屬晶體的原子堆積模型,一,二,一,二,特別提醒 (1)金屬晶體在外力作用下,各原子層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),但金屬鍵并沒(méi)有被破壞; (2)金屬晶體中只有金屬陽(yáng)離子,無(wú)陰離子; (3)原子晶體的熔點(diǎn)不一定都比金屬晶體的高,如金屬鎢的熔點(diǎn)就高于一般的原子晶體; (4)分子晶體的

8、熔點(diǎn)不一定就比金屬晶體的低,如汞常溫下是液體,熔點(diǎn)很低。,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,金屬鍵與金屬的物理性質(zhì),【例題1】 要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔、沸點(diǎn)高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱,而金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬陽(yáng)離子所帶電荷的多少及半徑大小有關(guān)。由此判斷下列說(shuō)法正確的是() A.金屬鎂的熔點(diǎn)高于金屬鋁 B.堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs是逐漸升高的 C.金屬鋁的硬度大于金屬鈉 D.金屬鎂的硬度小于金屬鈣,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,答案：C 解析：鎂離子比鋁離子的半徑大且所帶的電荷少,所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱,熔、沸點(diǎn)低,硬度小;從Li到Cs,離子的半徑是逐漸增大的,所帶電荷相同

9、,金屬鍵逐漸減弱,熔、沸點(diǎn)逐漸降低,硬度逐漸減小;因鋁離子的半徑小而所帶電荷多,使金屬鋁比金屬鈉中的金屬鍵強(qiáng),所以金屬鋁比金屬鈉的熔、沸點(diǎn)高,硬度大;因鎂離子的半徑小而所帶電荷與鈣離子相同,使金屬鎂比金屬鈣的金屬鍵強(qiáng),所以金屬鎂比金屬鈣的熔、沸點(diǎn)高,硬度大。 點(diǎn)撥 金屬離子所帶電荷越多,半徑越小,金屬鍵越強(qiáng)。金屬鍵越強(qiáng),晶體熔、沸點(diǎn)越高,硬度越大。,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,金屬晶體的結(jié)構(gòu),【例題2】 (1)如圖所示為二維平面晶體示意圖,所表示的化學(xué)式為AX3的是。 (2)如圖是金屬銅的一個(gè)晶胞,請(qǐng)完成以下各題。,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,該晶胞“實(shí)際”擁有的銅原子是個(gè)。 該晶胞稱為(填序號(hào))。 A.六

10、方晶胞B.體心立方晶胞 C.面心立方晶胞D.簡(jiǎn)單立方晶胞 此晶胞立方體的邊長(zhǎng)為a cm,Cu的相對(duì)原子質(zhì)量為64,金屬銅的密度為 gcm-3,則阿伏加德羅常數(shù)為(用a、表示)。,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,點(diǎn)撥 在晶體中,若A原子周圍最近距離的B原子數(shù)為m,B原子周圍最近距離的A原子數(shù)為n,則其化學(xué)式可表示為AnBm(有時(shí)需要簡(jiǎn)化),如:在SiO2晶體中,每個(gè)硅原子周圍最近距離的氧原子為4個(gè),每個(gè)氧原子周圍最近距離的硅原子為2個(gè),即Si2O4,其化學(xué)式可表示為SiO2。 對(duì)于晶體結(jié)構(gòu)的計(jì)算,要善于運(yùn)用宏觀的立體結(jié)構(gòu)分析晶胞的微觀結(jié)構(gòu),利用立體幾何知識(shí),分清各原子、離子、分子在空間的相對(duì)位置,把化學(xué)概念抽象成數(shù)學(xué)問(wèn)題。,