第三章晶体结构与性质第三节金属晶体课件

4、据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，这 金属键越强。金属键越强，其晶体的硬度越大，熔沸点越高。由 此判断下列说法错误的是 （ ） A、镁的硬度大于铝 B、镁的熔沸点低于钙 C、镁的硬度大于钾 D、钙的熔沸点高于钾
金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属阳离 子碰撞把能量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温度。
3、金属晶体结构与金属延展性的关系 【思考与交流4】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 体中由于金属阳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，发生形变也不易断裂。
特征：无方向性 和饱和性
三、金属晶体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
【思考与交流2】 金属为什么易导电？ 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自由 电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易 导电。
比较离子晶体、金属晶体导电的区别：
配位数
6 8 12 12
晶胞
六方紧密堆积
1 2 3
1 6 5
2
6
3 4
5
4
第一种是将球对准第一层的球
1 6 5
2
3 4
A
B A
B A
于是每两层形成一个周期， 即ABAB堆积方式，形成六 方紧密堆积。
1 6 5
2
3 4
1 6 5
2 3 4
1 6
5
2
3
4
面心立方堆积
A
C
B
1 6
5 4 2
A
3
C B A
B A C
金属晶体的四种堆积模型对比
空间利用率的计算
• 空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在
整个晶体空间中所占有的体积百分比。 球体积
空间利用率=
晶胞体积
100%
• 简单立方堆积的空间利用率是多少？
•体心立方堆积的空间利用率是多少？
A3型最密堆积的空间利用率计算
• 解：
在A3型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是
B
1
6 2 5 3 4
A
C B A
• 俯视图：
ABAB…堆积方式
ABCABC…堆积方式
六方紧密堆积 （密置层之间堆积）
（1）该种堆积方式的代表是 镁、锌、钛等 ； （2）这种堆积方式的晶胞是 ，该晶胞一 共拥有 个原子，配位数为 。
●
面心立方堆积 （密置层之间堆积）
（1）该种堆积方式的代表 是 金、银、铜、铝等 ； （2）这种堆积方式的晶胞 是 ，该晶胞 一共拥有 个原子，配 位数为 。
平行四边形，各边长a=2r，则平行四边形的面积：
3 2 S a a sin 60 a 2

平行六面体的高：
h 2 边长为a的四面体高 6 2 6 2 a a 3 3
V晶胞
3 2 2 6 a a 2 3 3 3 2a 8 2r
4 3 V球 2 r (晶胞中有2个球) 3
（1）ABAB„堆积方式
• 第三层小球对准第一层的小球。 • 每两层形成一个周期地紧密堆积。 前视图
2
1 6
A
3
4
B
A
5
BAΒιβλιοθήκη （2）ABCABC„堆积方式
• 第三层小球对准第一层小球空穴的2、4、6位。 • 第四层同第一层。 前视图 • 每三层形成一个周期地紧密堆积。
A C
1 6 2 5 3 4 1 6 2 5 3 4
晶体类型
导电时的状态 导电粒子
离子晶体
金属晶体
水溶液或 熔融状态下 自由移动的离子
晶体状态
自由电子
2、金属晶体结构与金属导热性的关系 【思考与交流3】金属为什么易导热？
自由电子在运动时经常与金属阳离子碰撞，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，运动速度加快，通过碰撞，把能量传 给金属阳离子。
1、下列叙述正确的是 （B ） A、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键 C、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，不含有其他化 学键
2、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？
3、金属能导电的原因是 （ B ） A、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 生定向移动 D、金属晶体在外加电场作用下可失去电子
问题探究一
哪种排列方式使圆球周围剩余 空隙最小？
（a）非密置层
配位数为 4
（b）密置层 配位数为 6
问题探究二
金属原子在形成晶体 时有几种堆积方式？（三维 空间堆积）
简单立方堆积
（非密置层之间堆积）
（1）该种堆积方式的代表是 金属钋（Po） ； （2）这种堆积方式的晶胞是 ，该晶胞一共拥 有 个原子，配位数为 。
1、下列有关金属元素特征的叙述中正确的是
A、金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性 B、金属元素在化合物中一定显正价
（
）
C、金属元素在不同化合物中的化合价均不同
D、金属单质的熔点总是高于分子晶体 2、合金是不同金属或金属与一些非金属熔化状态下形成的一种 熔合物，根据下表中提供的不同单质的熔沸点数据，判断可以形 成合金的是 （ ）
例1.金属晶体的形成是因为晶体中存在 A、金属阳离子间的相互作用 B、金属原子间的相互作用 C、金属阳离子与自由电子间的相互作用 D、金属原子与自由电子间的相互作用 （C ）
例2．金属能导电的原因是 （B ） A、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定向移动 D、金属晶体在外加电场作用下可失去电子
第三节 金属晶体
Ti
一、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。
思考与交流1：金属为什么具有这些共同性质呢? 二、金属的结构
组成微粒： 金属阳离子、自由电子 作用力： 金属阳离子和自由电子之间的较强 作用－－ 金属键（电子气理论） 金属晶体： 通过金属键作用形成的单质晶体。
金属键强弱判断: 阳离子所带电荷多、半径 小－－金属键强，熔沸点高， 化学性质稳定。
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 自由电子 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
金属离子
金属原子
注意：不同的金属在某些性质方面，如密度、硬度、熔 点等又表现出很大差别。这与金属原子本身、晶体中原 子的排列方式等因素有关。
A、铝和硅
B、铝和硫
C、钠与硫
D、钠与硅
2、下列叙述正确的是 A、同主族金属的原子半径越大，熔点越高 B、稀有气体的原子序数越大沸点越高 C、晶体中存在离子的一定是离子晶体 D、金属晶体中的自由电子属整个晶体共有
（
）
3、下列叙述正确的是 （ ） A、熔点：钠>镁>铝 B、因为氧化铝是两性氧化物，所以它的熔点较低 C、三氯化铝晶体易溶于水，易溶于乙醚，熔点为200℃左右， 所以它是分子晶体 D、所有的金属在室温时都是固体
课后阅读材料 1．超导体－－－一类急待开发的材料 一般说来，金属是电的良好导体（汞的很差）。1911 年荷兰物理学家H· 昂内斯在研究低温条件下汞的导电性 能时，发现当温度降到约4 K(即－269℃、)时汞的电阻 “奇异”般地降为零，表现出超导电性。后又发现还有 几种金属也有这种性质，人们将具有超导性的物质叫做 超导体。 2．合金：两种和两种以上的金属（或金属与非金属） 熔合而成的具有金属特性的物质，叫做合金，合金属于 混合物，对应的固体为金属晶体。 合金的特点：① 仍保留金属的化学性质，但物理性质改 变很大；② 熔点比各成份金属的都低；③ 强度、硬度 比成分金属大；④ 有的抗腐蚀能力强；⑤ 导电性比成 分金属差。
资 料 卡 片
金属之最
熔点最低的金属是-------熔点最高的金属是-------密度最小的金属是-------密度最大的金属是-------硬度最小的金属是--------
汞
钨 锂 锇 铯 铬 铂 金 铯 金
硬度最大的金属是-------延性最好的金属是-------展性最好的金属是-------最活泼的金属是---------最稳定的金属是----------
A
A
B
B
三维空间里密置层的 金属原子的堆积方式
（1） ABAB„ 堆积方式
（2） ABCABC„ 堆积方式
俯视图
2 1 6 5 3 4 2
1 6
5
3 4
A
B
• 第二层小球的球心对准第一层的 1、3、5 位 （▽）或对准 2、4、6 位（△）。 • 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。
V球 V晶胞
100 % 74.05%
A1型堆积方式的空间利用率计算