化學(xué)：《金屬晶體》課件16（49張PPT）（人教版選修3）

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,歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂,金屬晶體,（第一課時(shí)）,Ti,金屬樣品,一、金屬共同的物理性質(zhì),容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等。,金屬為什么具有這些共同性質(zhì)呢?,二、金屬的結(jié)構(gòu),問(wèn)題：構(gòu)成金屬的粒子有哪些？,組成粒子：,金屬陽(yáng)離子和自由電子,金屬離子和自由電子之間的較強(qiáng)作用——金屬鍵,“有陽(yáng)離子而無(wú)陰離子”是金屬獨(dú)有的特性。,作用力：,金屬單質(zhì)中不存在單個(gè)分子或原子。,金屬晶體：,通過(guò)金屬鍵作用形成的單質(zhì)晶體,常溫下，絕大多數(shù)金屬單質(zhì)和合金都是金屬晶體，但汞除外，因汞在常溫下呈液態(tài)。金屬晶體的熔沸點(diǎn)差別較大。,熔化時(shí)破壞的作用力：金屬鍵,金屬陽(yáng)離子半徑越小，所帶電荷數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高，硬度越大。,練習(xí),下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A、鎂的硬度大于鋁B、鎂的熔沸點(diǎn)低于鈣C、鎂的硬度大于鉀D、鈣的熔沸點(diǎn)高于鉀,AB,練習(xí),下列四中有關(guān)性質(zhì)的描述，可能是金屬晶體的是（）A、有分子間作用力結(jié)合而成，熔點(diǎn)很低B、固體或熔融態(tài)易導(dǎo)電，熔點(diǎn)較高C、由共價(jià)鍵結(jié)合成網(wǎng)狀晶體，熔點(diǎn)很高D、固體不導(dǎo)電，熔融態(tài)也不導(dǎo)電，但溶于水后能導(dǎo)電,B,金屬鍵的成鍵微粒：金屬陽(yáng)離子和自由電子。存在于金屬單質(zhì)和合金中。金屬鍵的特征：自由電子可以在整塊金屬中自由移動(dòng)，因此金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性。,金屬鍵,金屬鍵的本質(zhì)：“電子氣理論”(自由電子理論)金屬原子脫落來(lái)的價(jià)電子形成遍布整個(gè)晶體的“電子氣”,被所有原子所共用，從而把所有的原子維系在一起。,【討論1】金屬為什么易導(dǎo)電？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)是沒(méi)有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下自由電子就會(huì)發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。導(dǎo)電性隨溫度升高而降低。,水溶液或熔融狀態(tài)下,晶體狀態(tài),自由移動(dòng)的離子,自由電子,比較離子晶體、金屬晶體導(dǎo)電的區(qū)別：,三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系,1、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系,【討論2】金屬為什么易導(dǎo)熱？,自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬離子碰撞，引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某部分受熱時(shí)，那個(gè)區(qū)域里的自由電子能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，通過(guò)碰撞，把能量傳給金屬離子。金屬容易導(dǎo)熱，是由于自由電子運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬離子碰撞把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。,2、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系,【討論3】金屬為什么具有較好的延展性？原子晶體受外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉?lái)的排列方式，彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類(lèi)似軸承中滾珠之間潤(rùn)滑劑的作用，所以在各原子層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)之后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不斷裂，因此，金屬有良好的延展性。,3、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系,4、金屬晶體結(jié)構(gòu)具有金屬光澤和顏色,由于自由電子可吸收所有頻率的光，然后很快釋放出各種頻率的光，因此絕大多數(shù)金屬具有銀白色或鋼灰色光澤。而某些金屬（如銅、金、銫、鉛等）由于較易吸收某些頻率的光而呈現(xiàn)較為特殊的顏色。當(dāng)金屬成粉末狀時(shí)，金屬晶體的晶面取向雜亂、晶格排列不規(guī)則，吸收可見(jiàn)光后輻射不出去，所以成黑色。,小結(jié)：三種晶體類(lèi)型與性質(zhì)的比較,,,,,,,,相鄰原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合而成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體,共價(jià)鍵,原子,很大,很高,無(wú)（硅為半導(dǎo)體）,分子,分子間以范德華力相結(jié)合而成的晶體,范德華力,很低,很小,無(wú),通過(guò)金屬鍵形成的晶體,金屬鍵,金屬陽(yáng)離子和自由電子,差別較大,差別較大,導(dǎo)體,練習(xí),金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在（）A.金屬離子間的相互作用B．金屬原子間的相互作用C.金屬離子與自由電子間的相互作用D.金屬原子與自由電子間的相互作用金屬能導(dǎo)電的原因是（）A.金屬晶體中金屬陽(yáng)離子與自由電子間的相互作用較弱B．金屬晶體中的自由電子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng)C．金屬晶體中的金屬陽(yáng)離子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng)D．金屬晶體在外加電場(chǎng)作用下可失去電子,C,B,下列敘述正確的是（）A.任何晶體中，若含有陽(yáng)離子也一定含有陰離子B．原子晶體中只含有共價(jià)鍵C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價(jià)鍵D．分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學(xué)鍵為什么堿金屬單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下逐漸降低，而鹵素單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下卻升高？,B,練習(xí),一種結(jié)晶形碳，有天然出產(chǎn)的礦物。鐵黑色至深鋼灰色。質(zhì)軟具滑膩感，可沾污手指成灰黑色。有金屬光澤。六方晶系，成葉片狀、鱗片狀和致密塊狀。密度2.25g/cm3，化學(xué)性質(zhì)不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強(qiáng)熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤(rùn)滑劑，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。,知識(shí)拓展－石墨,石墨是層狀結(jié)構(gòu)的混合型晶體,石墨,石墨為什么很軟？石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，容易滑動(dòng)，所以石墨很軟。石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高（高于金剛石）？石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵（大π鍵），故熔沸點(diǎn)很高。,石墨能導(dǎo)電的原因：,這是因?yàn)槭w中存在自由電子，可以在整個(gè)碳原子的平面上運(yùn)動(dòng)，但是電子不能從一個(gè)平面跳躍到另一個(gè)平面，所以石墨能導(dǎo)電，并且沿層的平行方向?qū)щ娦詮?qiáng)。這也是晶體各向異性的表現(xiàn)。,石墨中微粒間的作用：碳原子間存在共價(jià)鍵和金屬鍵，層與層之間存在范德華力,石墨屬于哪類(lèi)晶體？石墨為混合鍵型晶體,資料,金屬之最,熔點(diǎn)最低的金屬是--------,汞,熔點(diǎn)最高的金屬是--------,鎢,密度最小的金屬是--------,鋰,密度最大的金屬是--------,鋨,硬度最小的金屬是--------,銫,硬度最大的金屬是--------,鉻,最活潑的金屬是----------,銫,最穩(wěn)定的金屬是----------,金,延性最好的金屬是--------,鉑,展性最好的金屬是--------,金,金屬晶體,（第二課時(shí)）,1、下列生活中的問(wèn)題，不能用金屬鍵知識(shí)解釋的是（）A、用鐵制品做炊具B、用金屬鋁制成導(dǎo)線C、用鉑金做首飾D、鐵易生銹,D,回顧練習(xí),回顧練習(xí),2、下列物質(zhì)中含有金屬鍵的是()A、金屬鋁B、合金C、NaOHD、NH4Cl,AB,3、金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬價(jià)電子數(shù)的多少有關(guān)，價(jià)電子數(shù)越多金屬鍵越強(qiáng)；與金屬陽(yáng)離子的半徑大小也有關(guān)，金屬陽(yáng)離子的半徑越大，金屬鍵越弱。據(jù)此判斷下列金屬熔點(diǎn)逐漸升高的是（）A、LiNaKB、NaMgAlC、LiBeMgD、LiNaMg,B,回顧練習(xí),回顧練習(xí),4、下列有關(guān)金屬晶體敘述正確的是（）A、常溫下金屬單質(zhì)都以金屬晶體形式存在B、金屬離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用，在一定外力作用下，不因形變而消失C、鈣的熔、沸點(diǎn)低于鉀D、溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好,B,三、金屬晶體的原子堆積模型,由于金屬鍵沒(méi)有方向性，每個(gè)金屬原子中的電子分布基本是球?qū)ΨQ(chēng)的，所以可以把金屬晶體看成是由直徑相等的圓球的三維空間堆積而成的。,1、理論基礎(chǔ)：,堆積原理：組成晶體的金屬原子在沒(méi)有其他因素影響時(shí)，在空間的排列大都遵循緊密堆積原理。這是因?yàn)榻饘冁I沒(méi)有方向性，因此都趨向于使金屬原子吸引更多的其他原子分布于周?chē)?，并以緊密堆積方式降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定。,緊密堆積：微粒之間的作用力，使微粒間盡可能的相互接近，使它們占有最小的空間?？臻g利用率：空間被晶格質(zhì)點(diǎn)占據(jù)的百分?jǐn)?shù)。用來(lái)表示緊密堆積的程度。配位數(shù)：在密堆積中，一個(gè)原子或離子周?chē)嚯x最近且相等的原子或離子的數(shù)目。,2、二維堆積,,,,,,,,,I型,,,,,,,,,,,,,II型,,,,配位數(shù)為4,配位數(shù)為6,密置層,非密置層,,,,1,2,3,4,1,2,3,4,5,6,,,,,（1）.簡(jiǎn)單立方堆積：,4、金屬晶體基本構(gòu)型,,非最緊密堆積，空間利用率低（52%）,配位數(shù)是個(gè).,只有金屬（Po）采取這種堆積方式,6,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（2）鉀型,,,----體心立方堆積：,這種堆積晶胞是一個(gè)體心立方，每個(gè)晶胞每個(gè)晶胞含個(gè)原子，空間利用率不高（68%），屬于非密置層堆積，配位數(shù)為，許多金屬（如Na、K、Fe等）采取這種堆積方式。,2,8,第二層對(duì)第一層來(lái)講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)1，3，5位。(或?qū)?zhǔn)2，4，6位，其情形是一樣的),,,,關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來(lái)說(shuō)，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。,思考：密置層的堆積方式有哪些？,,,,,金屬晶體的兩種最密堆積方式──鎂型和銅型,（3）鎂型和銅型,鎂型,銅型,,,,鎂型,,,,,,,,第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層每一個(gè)球，于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即ABAB堆積方式。,下圖是鎂型緊密堆積的前視圖,A,,,,,,,,,,,銅型,第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是C層。,4,,,,,,,,,此種立方緊密堆積的前視圖,A,第四層再排A，于是形成ABCABC三層一個(gè)周期。得到面心立方堆積。,配位數(shù)12。(同層6，上下層各3),下圖是銅型型緊密堆積的前視圖,ACBACBA,鎂型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,4,5,6,,,,7,8,9,,,,10,11,12,這種堆積晶胞空間利用率高（74%），屬于最密置層堆集，配位數(shù)為，許多金屬（如Mg、Zn、Ti等）采取這種堆積方式。,12,,,,,,平行六面體,六方緊密堆積,,,,,,,,,,,,,,,銅型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,銅型,面心立方最密堆積,堆積方式及性質(zhì)小結(jié),簡(jiǎn)單立方堆積,體心立方密堆積,六方最密堆積,面心立方,六方,體心立方,簡(jiǎn)單立方,74%,74%,68%,52％,12,12,8,6,Cu、Ag、Au,Mg、Zn、Ti,Na、K、Fe,Po,簡(jiǎn)單立方,鉀型（體心立方密堆積）,鎂型（六方最密堆積）,鎂型（六方最密堆積）,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,