3.3金属晶体 课件(人教版选修3)

6 2 2r 3
（4）ABCABC„堆积方式
——面心立方最密堆积（铜）
A B
C
①配位数： 12
同层 6，上下层各 3
7 1 6 2 5 3 4 6 5
1
2 8
9
4 12
3
10
11
1 6
5
2
3
4
②面心立方紧密堆积晶胞平均占有的原子数目：
1 1 + ×6 = 4 × 8 8 2
立方面心最密堆积的配位数 =12
体 心 立 方 晶 胞
①配位数： 8
5 8 1 4
上下层各4
6 7 2 3
（2）金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：
b a
a a
2a
a
2a
b = 3a b = 4 r 3a=4r
（3）体心立方晶胞平均占有的原子数目：
1 + 1= 2 × 8 8
活动与探究3 三维空间里密置层金属原子的堆积方式
6
配位数为4
配位数为6
4个小球形成一个四边形空隙，一种空隙。 见“ ”。
3个小球形成一个三角形空隙，两种空隙。 一 种： △ 见“ ” 另一种：▽ 见“ ”
平面上金属原子紧密排列的两种方式
2
2
3 4 5
1
4
3
1
6
配位数为4 非密置层放置
配位数为6 密置层放置
活动与探究2 三维空间里非密置层金属原子的堆积方式
3、金属晶体结构与金属延展性的关系
【讨论3】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。
金属原子尽可能地互相接近，尽量占据较小 的空间。 ——紧密堆积
活动与探究1： 平面上金属原子紧密排列的方式
从蓝色盒子里取出： 4组乒乓球（3个排成一条直线的）
将乒乓球放置在平面上，排成4排，使球面 紧密接触，有哪些排列方式？
平面上金属原子紧密排列的两种方式
2
2
3 4 5
1
4
3
1
第三章
晶体结构与性质
1
6
2 5
3 4
1
6
2 5
3 4
金属样品
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。
金属为什么具有这些共同性质呢?
二、金属的结构
组成粒子： 金属阳离子和自由电子 作用力： 金属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。
2
3 4
5
5
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。
（3）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
A
3 4
1 6
B
5
A
金
最活泼的金属是---------- 铯
最稳定的金属是---------- 金
3、金属晶体的基本堆积模型
（1）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。
（2）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。
（3）配位数：在晶体中与每个微粒紧密 相邻的微粒个数。
代表物：Be、Mg、Zn、Ti; C、六方最密堆积 配位数 :12 ；空间利用率 74%；方式ABAB… （镁型） 代表物：Cu、Au、Ag; d、面心立方最密堆积 配位数 : 12 ； 空间 （铜型） 利用率74%; 方式： ABCABC……
②密置 层三维 堆积
金属原子的半径r与正方体的边长a的关系：
a
a a a a
2a=4r
立方面心最密堆积的空间占有率 =74%
金属晶体的四中堆积模型对比
（2）金属晶体的原子堆积方式
①非密 置层三 维堆积 a、简单立方堆积 配位数6；空间利用率52%
代表物：Li、Na、K、Rb、 b、体心立方堆积 Cs、Fe ; 配位数 8； 空 （钾型） 间利用率 68%
水溶液或 熔融状态下
晶பைடு நூலகம்状态
自由移动的离子 自由电子
2、金属晶体结构与金属导热性的关系
【讨论2】金属为什么易导热？
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。
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，从而使整块金属达到相同的温度。
熔点很高的金属：钨（3410℃）
铁的熔点：1535 ℃
资 料
金属之最
熔点最低的金属是-------- 汞 熔点最高的金属是-------- 钨 密度最小的金属是-------- 锂 密度最大的金属是-------- 锇 硬度最小的金属是-------- 铯 硬度最大的金属是-------- 铬 延性最好的金属是-------- 铂 展性最好的金属是--------
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。 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。
—— 六方最密堆积 （镁）
①配位数： 12
同层 6，上下层各 3
1 9 5 2 8 3
7 6 1 6 2 3 4
4
5
10
12
11
金属原子的半径 r 与六棱柱的边长 a、高 h 的关系：
a
a=2r
h
；
2 6 a h= 3
六方最密 堆积的晶胞
六方最密堆积的空间占有率 =74% 上下面为菱形 边长为半径的2倍 2r 高为2倍 正四面体的高
B
A
（4）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
B
1 2 5 3 4 1 2 5 3 4 1 2 5 3 4
A C B A
6
6
6
俯视图：
ABAB…堆积方式
ABCABC…堆积方式
（3）ABAB„堆积方式
（1）简单立方堆积
Po
简 单 立 方 晶 胞
①配位数： 6
同层4，上下层各1 6
2 1 4 3 1 4
2
3
5
（2）金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：
a
a
a
a
a=2r
简单立方堆积
（3）简单立方晶胞平均占有的原子数目：
1 =1 × 8 8
（2）体心立方堆积 （ IA，VB，VIB ）
三、金属晶体的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
【讨论1】 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：
晶体类型 导电时的状态 导电粒子 离子晶体 金属晶体
金属晶体熔点变化规律
1、金属晶体熔点变化较大，
与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子之间的金 属键的强弱有密切关系．
2、一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定：
金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多，
金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大。但金属性越弱 如：K ﹤ Na ﹤ Mg ﹤Al Li﹥ Na ﹥ K ﹥ Rb ﹥ Cs 熔点最低的金属：汞（常温时成液态）
先将两组小球以非密置层的排列方式排列在 一个平面上：
在其上方再堆积一层非密置层排列的小球， 使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方 式？
三维空间里非密置层的 金属原子的堆积方式
（1） 第二层小球的球心 正对着 第一层小球的球心
（2） 第二层小球的球心 正对着 第一层小球形成的空穴
4、金属晶体的原子堆积模型
将密置层的小球在一个平面上黏合在一起， 再一层一层地堆积起来（至少堆4层），使 相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方式？ 注意：堆积方式的周期性、稳定性
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
1 6 2 3 4
1 6