高中 物质结构3-3 《金属晶体》课件 新人教版选修3

金属键: （2）金属键: 在金属晶体中， 在金属晶体中，金属阳离子和自由电子 之间的较强的相互作用) 之间的较强的相互作用) 。 （3）金属键强弱判断: 金属键强弱判断: 阳离子所带电荷多、半径小－金属键强， 阳离子所带电荷多、半径小－金属键强， 熔沸点高。 熔沸点高。 3、金属晶体： 、金属晶体： 通过金属键作用形成的单质晶体
B A
六方密堆积
第三层的另一种排列 第三层的另一种排列 另一种 方式， 方式，是将球对准第一层 ， ， 的 2，4，6 位，不同于 AB 两层的位置，这是 C 两层的位置， 层。 6 5 4 1 2 3
1 6 5
2 3 4 6
1
2 3 4
5
第四层再排 A，于是形 ， 成 ABC ABC 三层一个周 得到面心立方堆积。 期。 得到面心立方堆积。
∴ r =
3 r = a 4
α = 晶胞含有原子的体积 / 晶胞体积 × 100%
4 3 4 3 3 2 × πr 2 × π( a) 3 3 4 = = ×100% = 68% 3 3 a a
3、面心立方晶胞 、 边长为 a 面对角线边长为
＝ 2 a＝4r
Q 2 a = 4r 2 ∴r = a 4
练习
1、金属晶体的形成是因为晶体中存在 A.金属离子间的相互作用 A.金属离子间的相互作用 B．金属原子间的相互作用 C.金属离子与自由电子间的相互作用 C.金属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 D.金属原子与自由电子间的相互作用
C
2．金属能导电的原因是 C
A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的 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
A C B
1 6 5
2 3 4
A C B A
配位数 12 。 ( 同层 6， 上下层各 3 ) ， 此种立方紧密堆积的前视图
Ａ Ｂ Ａ 镁型
Ｃ Ｂ Ａ 铜型
金属晶体的两种最密堆积方式
密 堆 积 的 八 面 体 空 隙 和 四 面 体 空 隙
三、金属晶体的四种堆积模型对比 阅读课文Ｐ76《资料卡片》 阅读课文Ｐ76《资料卡片》，并填写下表
堆积模型 简单立方 钾型( 钾型 bcp ) 镁型(hcp) 镁型 铜型(ccp) 铜型 典型代表 空间利 用率 配位数 晶胞
金属晶体的四中堆积模型对比
四、空间利用率的计算
空间利用率：指构成晶体的原子、 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。 个晶体空间中所占有的体积百分比。 球体积 晶胞体积
§3-3
金属晶体
金属样品
Ti
一、金属键 金属键
1、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。 容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。 金属为什么具有这些共同性质呢? 金属为什么具有这些共同性质呢? 2、金属的结构 、
问题：构成金属晶体的粒子有哪些？ 问题：构成金属晶体的粒子有哪些？
晶胞的形状是什 • 简单立方堆积（Po） 简单立方堆积（Po） 么？含几个原子？ 含几个原子？
金属晶体的堆积方式──简单立方堆积 金属晶体的堆积方式──简单立方堆积 ──
金属晶体的原子空间堆积模型2 金属晶体的原子空间堆积模型2
体心立方堆积（ ， ， 体心立方堆积（ IA，VB，VIB） ）
金属晶体的堆积方式──钾型 金属晶体的堆积方式 钾型
Q
2a = 4r 2 a 4
∴ r =
• •
a = 2.83 r 每个面心立方晶胞含原子数目 面心立方晶胞含原子数目： 每个面心立方晶胞含原子数目： 8 × 1/8 + 6 × ½ = 4 α % = (4 × 4/3 πr 3) / a 3 = (4 × 4/3 πr 3) / (2.83 r ) 3 × 100% = 74%
简 单 立 方 堆 积 钾型 体心 立方
由 非 密 置 层 一 层 一 层 堆 积 而 成
第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位。 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是一样的 ) ， ， ， ，
1 3 6 5
2 3 4 A
6 5 4
， B
1
2
关键是第三层，对第一、二层来说， 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。 密的堆积方式。
金属的延展性
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 自由电子
位错
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
金属离子
金属原子
讨论４ 【讨论４】金属晶体结构为什么具有金属光
泽和颜色 ？ 由于自由电子可吸收所有频率的光 吸收所有频率的光， 由于自由电子可吸收所有频率的光，然后很快 放出各种频率的光， 释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银 白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、 白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、 铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特 铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特 殊的颜色。 殊的颜色。 当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱 晶面取向杂乱、 当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、 晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去， 晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所 以成黑色。 以成黑色。
4、金属晶体的结构与金属性质的内在联系
讨论1 【讨论1】
金属为什么易导电
？
在金属晶体中， 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 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， 发生定向运动， 就会发生定向运动，因而形成电流，所 以金属容易导电。 以金属容易导电。
A.任何晶体中， A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含 任何晶体中 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 离子晶体中只含有离子键， C.离子晶体中只含有离子键，不含有共 价键 分子晶体中只存在分子间作用力， D．分子晶体中只存在分子间作用力， 不含有其他化学键
3、下列叙述正确的是（ B 下列叙述正确的是（
【讨论2】金属为什么易导热？ 讨论2 金属为什么易导热？
金属容易导热，是由于自由电子 金属容易导热，是由于自由电子 运动时与金属离子碰撞把能量从温 度高的部分传到温度低的部分， 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。 而使整块金属达到相同的温度。
【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？ 讨论3 金属为什么具有较好的延展性？ 金属晶体中由于金属离子与自由电子间 相互作用没有方向性， 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， 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。 而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。
空间利用率= 空间利用率
× 100%
1、简单立方晶胞 、 边长为a 边长为a a=2r V晶胞=a3 V球=4πr3/3 4πr3/3 空间利用率= 空间利用率 a3 ≈52% ×100%
2、体心立方晶胞 、 边长为 a 面对角线边长为 2 a
∴
体对角线边长为 3 a = 4r
Q 3a = 4r 3 a 4
4、（六方）最密堆 、（六方） 六方 积
• 解：
120o a a
c
A3堆积的一 个六方晶胞
型堆积中取出六方晶胞， 在A3型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是 型堆积中取出六方晶胞 平行四边形，各边长 平行四边形，各边长a=2r，则平行四边形的面积 ，
Baidu Nhomakorabea
平行六面体的高： 平行六面体的高：
3 2 S = a ⋅ a sin 60 = a 2
）
4、为什么碱金属单质 的熔沸点从上到下逐渐降低， 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？ 上到下却升高？
哪种排列方式 金属晶体的原子平面堆积模型 圆球周围剩余 空隙最小？ 空隙最小？
（a）非密置层 配位数：4
（b）密置层 配位数：6
金属晶体的原子空间堆积模型1 金属晶体的原子空间堆积模型1
o
h = 2 × 边长为a的四面体高 6 2 6 = 2× a= a 3 3
3 2 2 6 V晶胞 = a × a 2 3 3 3 = 2a = 8 2r 4π 3 V球 = 2 × r (晶胞中有2个球) 3
V球 V晶胞
×100% = 74.05%
不同的金属在某些性质方面， 密度、 不同的金属在某些性质方面，如密度、硬 熔点等又表现出很大差别 等又表现出很大差别。 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。 本身、晶体中原子的排列方式等因素有关。
资 料
金属之最
熔点最低的金属是-------熔点最低的金属是-------- 汞 熔点最高的金属是-------- 钨 熔点最高的金属是-------密度最小的金属是-------密度最小的金属是-------- 锂 密度最大的金属是-------- 锇 密度最大的金属是-------硬度最大的金属是--------铬 硬度最大的金属是-------延性最好的金属是-------延性最好的金属是-------- 铂 展性最好的金属是-------展性最好的金属是-------- 金 最活泼的金属是---------最活泼的金属是---------- 铯 最稳定的金属是---------最稳定的金属是---------- 金
第一种是将球对准第一层的球。 第一种是将球对准第一层的球。
下图是此种六方 紧密堆积的前视图
1 6 5
2 3 4
A B A
于是每两层形成一个周期， 于是每两层形成一个周期， 每两层形成一个周期 堆积方式， 即 AB AB 堆积方式，形成六 方紧密堆积。 方紧密堆积。 配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 ) ，
+
e-
+ e- +
e-
e-
+
e-
+
e-
e-
+
e-
+
e-
-+ e -+ e
+
+
e- +
组成粒子： 组成粒子： 金属阳离子和自由电子
（1）“电子气理论”(自由电子理论) 电子气理论” 自由电子理论) 金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块 晶体的“电子气” 被所有原子所共用， 晶体的“电子气”,被所有原子所共用，从而把 所有的金属原子维系在一起。 所有的金属原子维系在一起。