人教版选修三 金属晶体 课件

++ + +++ + + ++ +
+++ ++ + + + ++
错位
+++ + ++ + + ++ ++++ +++ + +++ +
自由电子
+ 金属离子
金属原子
（4）、金属晶体结构具有金属光泽和颜色
❖ 由于自由电子可吸收所有频率的光，然后很 快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、金、铯、铅等）由于较易吸收某些频率 的光而呈现较为特殊的颜色。
三、金属晶体的原子堆积模型
1、理论基础：
由于金属键没有方向性，每个金属原 子中的电子分布基本是球对称的，所以 可以把金属晶体看成是由直径相等的圆 球的三维空间堆积而成的。
(1)堆积原理：
组成晶体的金属原子在没有其他因素 影响时，在空间的排列大都遵循紧密堆积 原理。这是因为金属键没有方向性，因此 都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子 分布于周围，并以紧密堆积方式降低体系 的能量，使晶体变得比较稳定。
思考：电解质在熔化状态或溶于水能导 电，这与金属导电的本质是否相同？
晶体类型 导电时的状态
电解质
水溶液或 熔融状态下
金属晶体 晶体状态
导电粒子 自由移动的离子 自由电子
Baidu Nhomakorabea
导电时发生的变化 化学变化
物理变化
导电能力随温度的 变化
增强
减弱
⑵金属导热性的解释
“电子气”（自由电子）在运动时经常 与金属离子碰撞，引起两者能量的交换。当 金属某部分受热时，那个区域里的“电子气” （自由电子）能量增加，运动速度加快，通 过碰撞，把能量传给金属离子。“电子气” （自由电子）在热的作用下与金属原子频繁 碰撞从而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。
❖ 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，所以成黑色。
5、熔沸点和硬度
金属晶体的熔沸点和硬度差别较大。
影响金属键强弱的因素： 金属阳离子所带电荷越多、 离子半径越小，金属键越强。 金属键越强，熔点越高，硬度越大。
金属键的强度差别较大。如：钠的熔点较低 （98.81℃)，硬度较小；而钨是熔点最高 (3410℃)硬度最大的金属。
12
6
3
54
12
6
3
54
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。
(3)镁型
12
6
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
第三层的一种排列方式，是将球对准第一层每一个
球，于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积 方式。
下图是镁型紧密堆积的前视图
A
12
6
3
B
54
A
B A
六方最密堆积
2
1
3
4
I型 非密置层
配位数为4
2
3
1
4
65
II 型 密置层
配位数为6
3.金属晶体的原子空间堆积模型
（1）.简单立方堆积：
这种堆积晶胞是一个简单立方，每个晶胞
每个晶胞含 1 个原子，空间利用率不高
（52%），属于非密置层堆积，配位数
为6 ， 只有金属（Po）采取这种堆积方式
（2）钾型 ----体心立方堆积：
6
3
54
第下四图层是再排铜A型，于型是紧形密堆积的前视图
A
成 ABC ABC 三层一个周 期。 得到面心立方堆积。
AC
CB
12
BA
6
3
AC
54
CB
配位数 12 。 ( 同层 6， 上下层各 3 )
BA 此种立方紧密堆积的前视A图
铜型 [面心立方]
⑶金属延展性的解释
当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就 会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，弥 漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠 之间润滑剂的作用，所以在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。因此，金属都有 良好的延展性。
二.金属键 1.定义：
金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。 2..成键微粒: 金属阳离子和自由电子
3.存在: 金属单质和合金中
4.特征: 无方向性和饱和性
三、金属晶体：
1.定义：通过金属键结合形成的晶体。
常温下，绝大多数金属单质和合金都 是金属晶体，但汞除外，因汞在常温 下呈液态。
2.组成粒子： 金属阳离子和自由电子
这种堆积晶胞是一个体心立方，
每个晶胞每个晶胞含 2 个原子，
空间利用率不高（68%），属于非
密置层堆积，配位数为 8 ，许
多金属（如Na、K、Fe等）采取这 种堆积方式。
思考：密置层的堆积方式有哪些？
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 )
1200
这种堆积晶胞空间利用率高（74%）
属于密置层堆集，每个晶胞中含2
个原子，配位数为 12 ，许多金属
（如Mg、Zn、Ti等）采取这种堆积
方式。
平行六面体
(4)铜型
12
6
3
54
12
6
3
54
第三层的另一种排列 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 层。
12
(2)、几个概念 紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒
间尽可能的相互接近，使它们占有最小 的空间
配位数：在晶体中与每个微粒紧密相 邻的微粒个数
空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体 积百分数，用它来表示紧密堆积的程度
2、二维堆积（在平面上）
金属晶体中的原子可看成直径相等的小球，将等径圆球在 一平面上排列。有两种排布方式：
“有阳离子而无阴离子”是金属独有的特性。
3.微粒间作用力：金属键
4、电子气理论对金属的物理性质的解释
⑴金属导电性的解释
在金属晶体中，充满着带负电的“电子气” （自由电子），这些电子气的运动是没有一 定方向的，但在外加电场的条件下，自由电 子定向运动形成电流，所以金属容易导电。
不同的金属导电能力不同，导电性最强的三种 金属是：Ag、Cu、Al
一.已学过的金属知识
1.金属的分类 (1)黑色金属和有色金属 (2)重金属和轻金属 4.5g/cm3 (3)稀有金属和常见金属
2、金属共同的物理性质
不透明、有金属光泽、容易导电、 导热、有延展性等。
二.金属键
描述金属键的最简单的理论是“电子气”理论.
该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子 形成遍布整块晶体的“电子气”.这些电子不是专属 于某几个特定的金属离子,而是均匀分布于整个晶体 中,被所有原子共用,从而把所有的金属原子维系在 一起.金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋” 中.