金属键金属晶体 ppt课件

3选. 金修属3 的下物列质性结质构与与金性属质键无关的是( ) A. 金属不透明并具有金属光泽 B. 金属易导电、传热 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 ( ) 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
选5.修下3列生物活质中结的构问与题性，质不能用金属键知识解释的是 （）
晶体
离子型晶体
原子型晶体 分子型晶体
金属型晶体 混合型晶体
3、晶体形成的途径：
（1）熔融态物质凝固 （2）气态物质冷却不经液态直接凝华
（3）溶质从溶液中析出。
选修3 物质结构与性质
经不同途径得到的晶体
选修3 物质结构与性质 4、晶体的特性
有规则的几何外形 有固定的熔沸点 各向异性（强度、导热性、光学性质等）
例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜67%、锌 33%）；青铜是铜和锡的合金（含铜78%、锡 22%）；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。故 合金可以认为是具有金属特性的多种元素的混 合物。
选修3 物质结构与性质
(2) 合金的特性
① 合金的熔点比其成分中单个金属的熔点 低 ②具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加 工性能。 ③耐腐蚀性增强
选修3 物质结构与性质
关于晶体常识的思考
什么是晶体？什么是非晶体？ 晶体有什么特点和性质？ 晶体和非晶体的本质区别是什么？
选修3 物质结构与性质
一、晶体的常识
1．固体可分为晶体和非晶体两类
晶体：具有规则的几何外形 的固体，
非晶体：不具有 规则的几何外形
的
固体。
选修3 物质结构与性质
了解晶体与非晶体的本质差异
(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：
选修3 物质结构与性质
（3）
石墨晶体的层状结构， 层内为平面正六边形结构 （如图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边 形占有C原子数为____个、 占有的碳碳键数为____个。 碳原子数目与碳碳化学键数 目之比为_______。
选修3 物质结构与性质
总结：金属晶体的几种典型堆积模型
堆积模型
采纳这种堆 空间 配
积的典型代 利用 位
表
率数
晶胞
简单立方
Po
52% 6
体心立方 (钾型）
Na、K、Fe 68%
8
六方堆积 （镁型）
Mg、Zn、Ti 74%
12
面心立方 （铜型）
Cu、Ag、Au 74%
12
选修3 物质结构与性质
5.所有晶体的一个晶胞中微粒数目的计算 计算晶胞中微粒数目的常用方法是均摊法。均摊法 是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。如某个粒子为 n 个 晶胞所共有，则该粒子有1属于这个晶胞。
(3)金晶体的密度是多少?（列式即可）
选修3 物质结构与性质
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 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 D.金属原子与自由电子间的相互作用
2、金属能导电的原因是（ ） 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
选修3 物质结构与性质
一般而言，金属元素的原子半径越小、单位体积内 自由电子的数目越多(电荷密度越大），金属键越强，金属 晶体的硬度越大，熔沸点越高。但金属性越弱
如： 金属键的比较： Na < Mg< Al Li> Na >K >Rb> Cs
熔点最低的金属：汞（常温时成液态） 熔点很高的金属：钨（3410℃）
选修3 物质结构与性质
一、金属键——电子气理论
（1）定义：金属阳离子与自由电子间的强烈的相互作用。
（2）成键的微粒：金属阳离子和自由电子
（3）特点：无方向性和饱和性，是除了离子键和共价键的 另一种化学键。
选修3 物质结构与性质
用金属键理论解释金属的一些物理性质
1、金属晶体结构与金属导电性的关系
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
A. 用铁制品做炊具
B. 用金属铝制成导线
C. 用铂金做首饰
D. 铁易生锈
6、下列叙述正确的是（ ） 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
选修3 物质结构与性质
三、金属晶体的堆积方式 1、晶胞：晶体中重复出现的最基本的结构单元。研 究晶体的结构只需研究其晶胞的结构。 2、金属晶体的原子堆积方式 平面内（二维空间）
选修3 物质结构与性质
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 )
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。
选（3修）3六方物质堆结积构与性质
选修资3 料
物质结构与性质
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-------- 金 最活泼的金属是---------- 铯 最稳定的金属是---------- 金
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。
选修3 物质结构与性质
4、金属晶体结构与金属延展性的关系
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。
n (1)立方体晶胞中不同位置的粒子数的计算。 ①处于顶点的粒子，同时为 8 个晶胞所共有，每个 粒子有18属于该晶胞；
选修3 物质结构与性质
②处于棱上的粒子，同时为 4 个晶胞所共有，每个粒子 有14属于该晶胞；
③处于面上的粒子，同时为 2 个晶胞所共有，每个粒子 有12属于该晶胞；
④处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。
选修3 物质结构与性质
(2)非立方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每 一层内碳原子排成六边形，其顶点(1 个碳原子)被 3 个六边 形所共有，每个六边形占有 1 个碳原子的13。
选修3 物质结构与性质
(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。
微粒数为：
选修3 物质结构与性质
5、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、排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以 成黑色。
选修3 物质结构与性质
3、金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立 方体，即在立方体的8个顶点各有—个金原子，各个面 的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共 有(如图)。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗 常数，M表示金的摩尔质量。
(1)金晶体每个晶胞中含有 个金原子。
(2)一个晶胞的体积是多少?
12
6
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
选修3 物质结构与性质
（3）.面心立方堆积
A
第四层再排 A，于是形成
C
ABC ABC 三层一个周期。 这种堆积方式可划分出面心
B
立方晶胞。
A
配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 )
C B A 此种立方紧密堆积的前视图
选修3 物质结构与性质
面心立方最密堆积分解图
选修3 物质结构与性质
练习部分 1、如某晶体是右图六棱柱状晶胞， 则晶胞中的原子数是___________
选修3 物质结构与性质
2、已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶 体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确 的是( )
A．ZXY3 B．ZX2Y6 C．ZX4Y8 D．ZX8Y12
选修3 物质结构与性质
（4）三棱柱晶胞结构如图所示，则顶点上原 子被______个晶胞共有,侧棱上的原子被 _______个晶胞所共有，顶面棱上的原子被 _______个晶胞所共有
思考:如果晶胞结构为六棱柱,结果如何?
合金 选修3 物质结构与性质
(1)定义：把两种或两种以上的金属(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。
晶体
自范性
微观结构
原子在三维空间里呈周期 有（能自发呈现多面体外形）
性有序排列
非晶体
没有（不能自发呈现多面体外 形）
原子排列相对无序
说明： 晶体自范性的本质：是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的
宏观表象。 晶体自范性的条件之一：生长速率适当。
选修3 物质结构与性质
选修3 物质结构与性质
2、晶体的分类
选修3 物质结构与性质
金属键的强弱与金属熔点、硬度的关系
(2)金属键的强弱:可以用金属的原子化热来衡量。 ①金属的原子化热：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。原子化热可通过实验测量。
金属原子化热越大，所以其金属键﹤越强。（但金属性越弱）
②影响金属键的强弱的主要因素：金属元素的原子 半径、单位体积内自由电子的数目。P33 表3-1
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。
选修3 物质结构与性质
3、金属晶体结构与金属导热性的关系
金属为什么会导热?
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。
（a）非密置层 （b）密置层
选修3 物质结构与性质
3、在三维空间，将密置层和非密置层按一定的方式 堆积，就得到了金属晶体的4种基本空间堆积方式。
（1）简单立方堆积（Po）
选修3 物质结构与性质
（2）ຫໍສະໝຸດ Baidu心立方堆积
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。
第一种： 将第三层球对准第一层的球
A
12
6
3
B
54
A
于是每两层形成一个周 期，即 AB AB 堆积方式， 形成六方堆积。
B A
上图是此种六方 堆积的前视图
选修3 物质结构与性质
六方密堆积
配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 )
选修3 物质结构与性质
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。