化學(xué)：《金屬晶體》：課件五（42張PPT）（人教版選修3）

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,歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂,Ti,金屬樣品,第三節(jié)金屬晶體,制作:劉建廷,從上述金屬的應(yīng)用來(lái)看，金屬有哪些共同的物理性質(zhì)呢?,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)成金屬晶體的粒子有哪些？,組成粒子：作用力：,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（電子氣理論）,金屬晶體：,通過(guò)金屬鍵作用形成的單質(zhì)晶體,金屬鍵強(qiáng)弱判斷:陽(yáng)離子所帶電荷多、半徑?。饘冁I強(qiáng)，熔沸點(diǎn)高。,金屬鍵：金屬晶體中原子之間的化學(xué)作用力叫做金屬鍵。,金屬原子的電離能低，容易失去電子而形成陽(yáng)離子和自由電子，陽(yáng)離子整體共同整體吸引自由電子而結(jié)合在一起。這種金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用就叫做金屬鍵。金屬鍵可看成是由許多原子共用許多電子的一種特殊形式的共價(jià)鍵，這種鍵既沒(méi)有方向性也沒(méi)有飽和性，金屬鍵的特征是成鍵電子可以在金屬中自由流動(dòng)，使得金屬呈現(xiàn)出特有的屬性在金屬單質(zhì)的晶體中，原子之間以金屬鍵相互結(jié)合。金屬鍵是一種遍布整個(gè)晶體的離域化學(xué)鍵。強(qiáng)調(diào)：金屬晶體是以金屬鍵為基本作用力的晶體。,電子氣理論：經(jīng)典的金屬鍵理論叫做“電子氣理論”。它把金屬鍵形象地描繪成從金屬原子上“脫落”下來(lái)的大量自由電子形成可與氣體相比擬的帶負(fù)電的“電子氣”，金屬原子則“浸泡”在“電子氣”的“海洋”之中。,三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系,⑴金屬導(dǎo)電性的解釋在金屬晶體中，充滿著帶負(fù)電的“電子氣”（自由電子），這些電子氣的運(yùn)動(dòng)是沒(méi)有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下電子氣就會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。,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：,導(dǎo)熱是能量傳遞的一種形式，它必然是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，那么金屬晶體導(dǎo)熱過(guò)程中“電子氣”（自由電子）擔(dān)當(dāng)什么角色?,⑵金屬導(dǎo)熱性的解釋“電子氣”（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“電子氣”（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?！半娮託狻保ㄗ杂呻娮樱┰跓岬淖饔孟屡c金屬原子頻繁碰撞從而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。,⑶金屬延展性的解釋當(dāng)金屬受到外力作用時(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)以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不易斷裂。因此，金屬都有良好的延展性。,不同的金屬在某些性質(zhì)方面，如密度、硬度、熔點(diǎn)等又表現(xiàn)出很大差別。這與金屬原子本身、晶體中原子的排列方式等因素有關(guān)。,金屬的延展性,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,1、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,C,練習(xí),2．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,3、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,B,4、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？,課后閱讀材料1．超導(dǎo)體——一類急待開(kāi)發(fā)的材料一般說(shuō)來(lái)，金屬是電的良好導(dǎo)體(汞的很差)。1911年荷蘭物理學(xué)家H昂內(nèi)斯在研究低溫條件下汞的導(dǎo)電性能時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度降到約4K(即—269、)時(shí)汞的電阻“奇異”般地降為零，表現(xiàn)出超導(dǎo)電性。后又發(fā)現(xiàn)還有幾種金屬也有這種性質(zhì)，人們將具有超導(dǎo)性的物質(zhì)叫做超導(dǎo)體。2．合金：兩種和兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，叫做合金，合金屬于混合物，對(duì)應(yīng)的固體為金屬晶體。合金的特點(diǎn)①仍保留金屬的化學(xué)性質(zhì)，但物理性質(zhì)改變很大；②熔點(diǎn)比各成份金屬的都低；③強(qiáng)度、硬度比成分金屬大；④有的抗腐蝕能力強(qiáng)；⑤導(dǎo)電性比成分金屬差。,金屬晶體的原子平面堆積模型,金屬晶體中的原子可堪稱直徑相等的小球。將等徑園球在一平面上排列，有兩種排布方式，按（a）圖方式排列，園球周圍剩余空隙最小，稱為密置層；按（b）圖方式排列，剩余的空隙較大，稱為非密置層。,（a）非密置層（b）密置層,簡(jiǎn)單立方堆積（Po）,金屬晶體的原子空間堆積模型1,簡(jiǎn)單立方堆積,體心立方堆積（IA，VB，VIB）,金屬晶體的原子空間堆積模型2,體心立方堆積,配位數(shù)：8,金屬晶體的原子空間堆積模型3,鎂型,銅型,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。,下圖是此種六方緊密堆積的前視圖,A,第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球。,,,,,,,,于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即ABAB堆積方式，形成六方緊密堆積。,配位數(shù)12。(同層6，上下層各3),六方密堆積,,,,,,,,,,,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),面心立方,,鎂型,銅型,,金屬晶體的兩種最密堆積方式,Po(釙),1．下列有關(guān)金屬元素特征的敘述中正確的是A．金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性B．金屬元素在化合物中一定顯正價(jià)C．金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)均不同D．金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)總是高于分子晶體,能力訓(xùn)練,2．關(guān)于ⅠA族和ⅡA族元素的下列說(shuō)法中正確的是A．同一周期中，ⅠA族單質(zhì)的熔點(diǎn)比ⅡA族的高B．濃度都是0.01molL－1時(shí)，氫氧化鉀溶液的pH比氫氧化鋇的小C．氧化鈉的熔點(diǎn)比氧化鎂的高D．加熱時(shí)碳酸鈉比碳酸鎂易分解,3．有A、B、C三種元素。已知①4gA元素的單質(zhì)與水作用，標(biāo)況下放出H22.24L，反應(yīng)中有1.2041023個(gè)電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。②B元素可與A形成AB2型的離子化合物，且知A、B的離子具有相同的核外電子排布。③元素C的氣態(tài)氫化物可與其最高價(jià)氧化物的水化物發(fā)生非氧化還原反應(yīng)生成鹽，1mol該鹽含42個(gè)電子。據(jù)此填寫(xiě)下列空白：（1）元素符號(hào)：A___________，B___________，C___________。（2）用電子式表示C的氣態(tài)氫化物的形成過(guò)程___________；它與B的氣態(tài)氫化物反應(yīng)時(shí)有___________現(xiàn)象發(fā)生，生成物的電子式___________，它屬于___________晶體。,4、某些金屬晶體(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式緊密堆積，即在晶體結(jié)構(gòu)中可以劃出一塊正立方體的結(jié)構(gòu)單元，金屬原子處于正立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和六個(gè)側(cè)面上，試計(jì)算這類金屬晶體中原子的空間利用率。,,8、已知金屬銅為面心立方晶體，如圖所示，銅的相對(duì)原子質(zhì)量為63.54，密度為8.936g/cm3，試求（1）圖中正方形邊長(zhǎng)a，（2）銅的金屬半徑r,,,,,,,,,,,,,,a,a,,,r,r,o,r,r,提示：數(shù)出面心立方中的銅的個(gè)數(shù)：,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,