金属键 金属晶体

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
专题3 微粒间作用力与物质性质
晶体的概念 晶体:具有规则几何外形的固体。 晶体为什么具有规则的几何外形呢?
构成晶体的微粒有规则排列的结果. 晶胞:反映晶体结构特征的基本重复单位.
晶胞在空间连续重复延伸而形成晶体。
大家都知道晶体有固定的几何外形、有 固定的熔点,水、干冰等都属于分子晶体, 靠范德华力结合在一起,金刚石等都是原子 晶体,靠共价键相互结合,那么我们所熟悉 的铁、铝等金属是不是晶体呢?它们又是靠 什么作用结合在一起的呢?
金 密度最小的金属是-------- 锂(密度0.534克/厘米3 )
属 密度最大的金属是-------- 锇(密度22.59克/厘米3 )
之 最
硬度最小的金属是-------- 铯 硬度最大的金属是-------- 铬 延展性最好的金属是------- 金
最活泼的金属是---------- 铯
最稳定的金属是---------- 金
阅读教科书P30的化学史话
人类对晶体结构的认识
2.晶胞
什么是晶胞?
晶体中能够反映晶体结构特征的基本重复 单位
说明:
晶体的结构是晶胞在空间连续重复延伸而形 成的。晶胞与晶体的关系如同砖块与墙的关系。 在金属晶体中,金属原子如同半径相等的小球一 样,彼此相切、紧密堆积成晶体。金属晶体中金
属原子的紧密堆积是有一定规律的。
导电性最好的金属是------- 银
拓展视野
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.
内部原子一般计算成 1 若此晶胞所有原子相同, 则此晶胞中含 6 个原子。
拓展:晶胞中原子的配位数计算
配位数:
每个金属原子周围距离最近的原子数称为 金属晶体原子的配位数。
(1)简单立方堆积 配位数 6
(2)体心立方堆积 配位数为8 体心和顶角并无差别
(3)六方紧密堆积(镁型)
12
6
3
54
配位数为 12(同层6
这是非密置层另一种堆积方式,将上层金属填入下层金属 原子形成的凹穴中,得到的是体心立方堆积。
第一层 :
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 )
12
6
3
54
12
6
3
54

AB
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。
如:同一周期金属原子半径越来越小,单位体积
内自由电子数增加,故熔点越来越高,硬度越来越 大;同一主族金属原子半径越来越大,单位体积内 自由电子数减少,故熔点越来越低,硬度越来越小。
结论:
金属元素原子的半径越小,单位体积内自 由电子的数目越多,(金属阳离子所带电荷 越多,)则金属键越强,金属晶体的硬度越大, 熔、沸点越高。
属原子的堆砌方式所导致的
(1)导电性 (2)导热性 (3)延展性
(2)导热性
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。
(3)延展性
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,因 此在一定强度的外力作用下,金属可以发生形 变,表现为良好的延展性。
导热性
由于金属晶体中自由电子运动时与金属离子
碰撞并把能量从温度高的部分传导温度低的 部分,从而使整块金属达到相同的温度
延展性
由于金属晶体中金属键是没有方向性的,各原 子层之间发生相对滑动以后,仍保持金属键的 作用,因而在一定外力作用下,只发生形变而 不断裂
有的金属软如蜡,有的金属软如钢;有的金属熔点低,有的金 属熔点高,为什么?
同主族金属从上到下,熔沸点_依__次__降__低___,硬 度_依__次__减__小_; 例如:熔点Li>Na>K
同周期金属从左到右,熔沸点_依__次__升__高___,硬 度_依__次__增__大_。 例如:熔点Na<Mg<Al
资料
熔点最低的金属是-------- 汞(熔点-38.72 ℃ )
熔点最高的金属是-------- 钨(熔点3380℃ )
金属键与金属的特性
教科书 P28
1.非金属原子之间通过共价键结合成单质 或化合物,活泼金属与活泼非金属通过 离子键结合形成了离子化合物。那么, 金属单质中金属原子之间是采取怎样的 方式结合的呢?
2.你能归纳出金属的物理性质吗?你知道金 属为什么具有这些物理性质吗?
大多数金属单质都有较高的熔点,说明了什么?金属能导电又说明了什么?
Ⅲ.六方堆积
镁、锌、钛等属于六方堆积
第一种: 将第三层球对准第一层的球
A
12
B
6
3
54
A
B
于是每两层形成一个周期,即 AB AB
A
堆积方式,形成六方堆积。
上图是此种六方 堆积的前视图
配位数 12 ( 同层 6,上下层各 3 )
六方最密堆积分解图
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。
长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献: 顶点----1/8 棱----1/4 面心----1/2 体心----1
离子的半径大小也有关,金属阳离子的半径越大,金属键越弱。据此判断下列金属
熔点逐渐升高的是(
)
A. Li Na K B. Na Mg Al
C. Li Be Mg D. Li Na Mg
B
金属晶体
1. 晶体
(1)定义:通过结晶过程形成的具有规则几何
外形的固体叫晶体。 通常情况下,大多数金属单质及其
合金也是晶体。
根据下表的数据,请你总结影响金属键的因素 部分金属的原子半径、原子化热和熔点
金属
Na
原子外围电子排布 3s1
Mg Al
Cr
3s2 3s23p1 3d54s1
原子半径/pm
186 160 143.1 124.9
原子化热/kJ·mol-1 108.4 146.4 326.4 397.5
熔点/℃
97.5 650 660 1900
微粒数为:8×1/8 + 1 = 2
(2)面心立方:
在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有,在面心的 为2个晶胞共有。
微粒数为:8×1/8 + 6×1/2 = 4
(3)六方晶胞:
在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有,在面心的 为2个晶胞共有,在体内的微粒全属于该晶胞。
微粒数为:12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
C. 金属具有较强的还原性
D. 金属具有延展性
4.能正确描述金属通性的是 ( )
AC
A. 易导电、导热
B. 具有高的熔点
C. 有延展性
D. 具有强还原性
5. 下列生活中的问题,不能用金属键知识解释的是
A. 用D铁制品做炊具
B. 用金属铝制成导线
C. 用铂金做首饰
D. 铁易生锈
()
6. 金属键的强弱与金属价电子数的多少有关,价电子数越多金属键越强;与金属阳
12
6
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
Ⅳ.面心立方堆积
金、银、铜、铝等属于面心立方堆积
第四层再排 A,于是形成
A
ABC ABC 三层一个周期。 这
种堆积方式可划分出面心立
C
方晶胞。
B
12
6
3
54
配位数 12 ( 同层 6, 上下层各 3 )
A
C B A 此种立方紧密堆积的前视图
面心立方最密堆积分解图
一、金属健与金属特性
金属键概念:金属阳离子与自由电子之间的强烈的 相互作用-金属键。 金属键的本质:电性作用
成键微粒:金属阳离子和自由电子 微粒间作用力:金属键
成键特点:无方向性和饱和性 存 在:金属单质或合金。
2. 金属的物理性质
具有金属光泽,能导电,导热,具有良好的延展 性,金属的这些共性是有金属晶体中的化学键和金
说明金属晶体中存在着强烈的相互作用;金属具有导电性,说明金属晶体中存在 着能够自由流动的电子。
分析:
通常情况下,金属原子的部分或全 部外围电子受原子核的束缚比较弱,在 金属晶体内部,它们可以从金属原子上 “脱落”下来的价电子,形成自由流动 的电子。这些电子不是专属于某几个特 定的金属离子,是均匀分布于整个晶体 中。
【思考】钠的晶胞里,含多少原子?
钠晶体的晶胞
2
晶胞结构如图所示,则顶点上原子被__1_2___ 个晶胞共有,侧棱上的原子被___6____个晶胞所 共有,顶面棱上的原子被____4___个晶胞所共

思考:如果晶胞结构为六棱柱,结果如何?
顶端原子一般只计算 1/6
六 面上原子一般只计算 1/2
方 晶 胞
金属的延展性
++ + +++ + + ++ +
+++ ++ + + + ++
位错
+++ + ++ + + ++ ++++ +++ + +++ +
自由电子
+ 金属离子
金属原子
小结:
共性
金属晶体与性质的关系
导电性
在金属晶体中,存在许多自由电子,自由电子 在外加电场的作用下,自由电子定向运动,因 而形成电流
个,上下层各3个)
①简单立方堆积
② 体心立方堆积 ——体心立方晶胞
③ 六方堆积 ——六方晶胞
④面心立方堆积 ——面心立方晶胞
堆积方式及性质小结
配位数 = 6 空间利用率 = 52.36%
配位数 = 8 空间利用率 = 68.02% 配位数 = 12 空间利用率 = 74.05% 配位数 = 12 空间利用率 = 74.05%
金属晶体
1.金属晶体的堆积方式和对应的晶胞
教科书 P31
➢ 二维平面堆积方式
I型
II 型
非密置层
行列对齐四球一空 非最紧密排列
密置层
行列相错三球一空 最紧密排列
➢ 三维空间堆积方式
Ⅰ. 简单立方堆积
形成简单立方晶胞,空间利用率较低52% ,金属钋(Po)采取这种堆积方 式。
Ⅱ. 体心立方堆积 Na、K、Cr、Mo、W等属于体心立方堆积。
金属的熔点、硬度与金属键的强弱有关,金属键的强弱又 可以用原子化热来衡量。原子化热是指1mol金属固体完全 气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。
影响金属键强弱的因素
(1)金属元素的原子半径 (2)单位体积内自由电子的数目
一般而言:
金属元素的原子半径越小,单位体积内自由电 子数目越大,金属键越强,金属晶体的硬度越大, 熔、沸点越高。
【课堂小结】
金属晶体中 原子的堆积 方式
非密置层
简单立方堆积 体心立方堆积
密置层
六方密堆积
面心立方堆积
三种最常 见堆积方 式
2. 晶胞中金属原子数目的计算(平均值)
顶点占1/8
棱上占1/4
面心占1/2 体心占1
2.晶胞中微粒数的计算
(1)体心立方:
在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享,处于体 心的金属原子全部属于该晶胞。
四种堆积方式,最常见的堆积为后三种:
简单 立方
体心 面心 六方堆积 立方 立方
3.晶胞中金属原子数目的计算(平均值) ——均摊法
顶点占1/8
棱占1/4
面心占1/2
体心占1
晶胞内含的原子数 =a×1/8+b×1/4+c×1/2+d a为位于顶点的原子或离子数; b 为位于棱边的原子或离子数; c为位于面上的原子或离子数; d为位于晶胞内的原子或离子数
金属的特点
①常温下,单质都是固体,汞(Hg)除外; ②大多数金属呈银白色,有金属光泽,但 金(Au)——色,铜(Cu)——色, 铋(Bi)—— 色,铅(Pb)—— 色。
黄 微红
红 蓝白
Leabharlann Baidu
总结
• 金属键的概念 • 运用金属键的知识解释金属的物理
性质的共性和个性 • 影响金属键强弱的因素
练习
1.下列有关金属键的叙述错误的是 ( B ) A. 金属键没有方向性 B. 金属键是金属阳离子和自由电子之间存在 的强烈的静电吸引作用 C. 金属键中的电子属于整块金属 D. 金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关
2.下列有关金属元素特性的叙述正确的是 ( B ) A. 金属原子只有还原性,金属离子只有氧化性 B. 金属元素在化合物中一定显正化合价 C. 金属元素在不同化合物中化合价均不相同 D. 金属元素的单质在常温下均为晶体
3. 金属的下列性质与金属键无关的是( )
C
A. 金属不透明并具有金属光泽
B. 金属易导电、传热
金属的分类: 按颜色: 黑色金属:Fe Cr Mn
有色金属:除以上三种金属以外 按密度: 轻金属:ρ<4.5g/cm3 Na Mg
重金属:ρ>4.5g/cm3 Zn Cu
常见金属: Fe Mg Al 按含量
稀有金属: 锆、钒、钼 、根—轻—据—以、上——分常—类—见—:—金金属属镁、金铝属属的共于性—有——色—
相关文档
最新文档