金屬鍵金屬晶體

金屬鍵金屬晶體課件第1頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四關(guān)于晶體常識(shí)的思考什么是晶體？什么是非晶體？晶體有什么特點(diǎn)和性質(zhì)？晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別是什么？第2頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、晶體的常識(shí)1．固體可分為晶體和非晶體兩類晶體：具有

的固體，非晶體：不具有

的固體。規(guī)則的幾何外形規(guī)則的幾何外形第3頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四說(shuō)明：晶體自范性的本質(zhì)：是晶體中粒子微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。晶體自范性的條件之一：生長(zhǎng)速率適當(dāng)。了解晶體與非晶體的本質(zhì)差異自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體有（能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形）原子在三維空間里呈周期性有序排列非晶體沒有（不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形）原子排列相對(duì)無(wú)序第4頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第5頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、晶體的分類晶體離子型晶體

原子型晶體

分子型晶體

金屬型晶體

混合型晶體3、晶體形成的途徑：（1）熔融態(tài)物質(zhì)凝固（2）氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝華（3）溶質(zhì)從溶液中析出。第6頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四經(jīng)不同途徑得到的晶體第7頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4、晶體的特性有規(guī)則的幾何外形有固定的熔沸點(diǎn)各向異性（強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等）第8頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、金屬鍵——電子氣理論（1）定義：金屬陽(yáng)離子與自由電子間的強(qiáng)烈的相互作用。（2）成鍵的微粒：金屬陽(yáng)離子和自由電子（3）特點(diǎn)：無(wú)方向性和飽和性，是除了離子鍵和共價(jià)鍵的另一種化學(xué)鍵。第9頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四金屬為什么易導(dǎo)電？在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子的運(yùn)動(dòng)是沒有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下自由電子就會(huì)發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。1、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)第10頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四金屬為什么會(huì)導(dǎo)熱?自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬離子碰撞，引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某部分受熱時(shí)，那個(gè)區(qū)域里的自由電子能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，通過(guò)碰撞，把能量傳給金屬離子。金屬容易導(dǎo)熱，是由于自由電子運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬離子碰撞把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。3、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系第11頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四金屬為什么具有較好的延展性？

金屬晶體中由于金屬離子與自由電子間的相互作用沒有方向性，各原子層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不易斷裂。4、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系第12頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5、金屬晶體結(jié)構(gòu)具有金屬光澤和顏色由于自由電子可吸收所有頻率的光，然后很快釋放出各種頻率的光，因此絕大多數(shù)金屬具有銀白色或鋼灰色光澤。而某些金屬（如銅、金、銫、鉛等）由于較易吸收某些頻率的光而呈現(xiàn)較為特殊的顏色。當(dāng)金屬成粉末狀時(shí)，金屬晶體的晶面取向雜亂、排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以成黑色。第13頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬熔點(diǎn)、硬度的關(guān)系(2)金屬鍵的強(qiáng)弱:可以用金屬的原子化熱來(lái)衡量。①金屬的原子化熱：指1mol金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時(shí)吸收的能量。原子化熱可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量。金屬原子化熱越大，所以其金屬鍵越強(qiáng)。（但金屬性越弱）②影響金屬鍵的強(qiáng)弱的主要因素：金屬元素的原子半徑、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目。P33表3-1﹤第14頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一般而言，金屬元素的原子半徑越小、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多(電荷密度越大），金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的硬度越大，熔沸點(diǎn)越高。但金屬性越弱如：金屬鍵的比較：Na<Mg<AlLi>Na>K>Rb>Cs熔點(diǎn)最低的金屬：汞（常溫時(shí)成液態(tài)）熔點(diǎn)很高的金屬：鎢（3410℃）第15頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四資料金屬之最熔點(diǎn)最低的金屬是--------汞熔點(diǎn)最高的金屬是--------鎢密度最小的金屬是--------鋰密度最大的金屬是--------鋨硬度最小的金屬是--------銫硬度最大的金屬是--------鉻最活潑的金屬是----------銫最穩(wěn)定的金屬是----------金延性最好的金屬是--------鉑展性最好的金屬是--------金第16頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四練習(xí)：1、金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在（）

A.金屬離子間的相互作用

B．金屬原子間的相互作用

C.金屬離子與自由電子間的相互作用

D.金屬原子與自由電子間的相互作用2、金屬能導(dǎo)電的原因是（）

A.金屬晶體中金屬陽(yáng)離子與自由電子間的相互作用較弱

B．金屬晶體中的自由電子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng)

C．金屬晶體中的金屬陽(yáng)離子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng)

D．金屬晶體在外加電場(chǎng)作用下可失去電子

第17頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.金屬的下列性質(zhì)與金屬鍵無(wú)關(guān)的是()A.金屬不透明并具有金屬光澤

B.金屬易導(dǎo)電、傳熱

C.金屬具有較強(qiáng)的還原性

D.金屬具有延展性4.能正確描述金屬通性的是()A.易導(dǎo)電、導(dǎo)熱

B.具有高的熔點(diǎn)

C.有延展性

D.具有強(qiáng)還原性第18頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.下列生活中的問題，不能用金屬鍵知識(shí)解釋的是（）

A.

用鐵制品做炊具B.用金屬鋁制成導(dǎo)線

C.用鉑金做首飾D.鐵易生銹6、下列敘述正確的是（）

A.任何晶體中，若含有陽(yáng)離子也一定含有陰離子

B．原子晶體中只含有共價(jià)鍵

C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價(jià)鍵

D．分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學(xué)鍵第19頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、金屬晶體的堆積方式1、晶胞：晶體中重復(fù)出現(xiàn)的最基本的結(jié)構(gòu)單元。研究晶體的結(jié)構(gòu)只需研究其晶胞的結(jié)構(gòu)。2、金屬晶體的原子堆積方式平面內(nèi)（二維空間）

（a）非密置層

（b）密置層第20頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、在三維空間，將密置層和非密置層按一定的方式堆積，就得到了金屬晶體的4種基本空間堆積方式。（1）簡(jiǎn)單立方堆積（Po）第21頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）體心立方堆積這是非密置層另一種堆積方式，將上層金屬填入下層金屬原子形成的凹穴中,得到的是體心立方堆積。第22頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四123456第二層：對(duì)第一層來(lái)講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)1，3，5位。(或?qū)?zhǔn)2，4，6位，其情形是一樣的)123456AB，

關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來(lái)說(shuō)，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。思考：密置層的堆積方式有哪些？第23頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

上圖是此種六方堆積的前視圖ABABA

第一種：將第三層球?qū)?zhǔn)第一層的球123456

于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即ABAB堆積方式，形成六方堆積。（3）六方堆積第24頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四六方密堆積

配位數(shù)12

(同層6，上下層各3

)第25頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的

2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是C層。123456123456123456第26頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC

第四層再排A，于是形成ABCABC三層一個(gè)周期。這種堆積方式可劃分出面心立方晶胞。

（3）.面心立方堆積

配位數(shù)12

(同層6，上下層各3

)第27頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四面心立方最密堆積分解圖第28頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞簡(jiǎn)單立方Po52%6體心立方(鉀型）Na、K、Fe68%8六方堆積（鎂型）Mg、Zn、Ti74%12面心立方（銅型）Cu、Ag、Au74%12總結(jié)：金屬晶體的幾種典型堆積模型第29頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第30頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第31頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第32頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共有，在面心的為2個(gè)晶胞共有。

微粒數(shù)為：在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共享，處于體心的金屬原子全部屬于該晶胞。

微粒數(shù)為：(1)體心立方：(2)面心立方：第33頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)為平面正六邊形結(jié)構(gòu)（如圖），試回答下列問題：（1）圖中平均每個(gè)正六邊形占有C原子數(shù)為____個(gè)、占有的碳碳鍵數(shù)為____個(gè)。碳原子數(shù)目與碳碳化學(xué)鍵數(shù)目之比為_______。（3）第34頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（4）三棱柱晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則頂點(diǎn)上原子被______個(gè)晶胞共有,側(cè)棱上的原子被_______個(gè)晶胞所共有，頂面棱上的原子被_______個(gè)晶胞所共有思考:如果晶胞結(jié)構(gòu)為六棱柱,結(jié)果如何?第35頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四合金(1)定義：把兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金。例如，黃銅是銅和鋅的合金（含銅67%、鋅33%）；青銅是銅和錫的合金（含銅78%、錫22%）；鋼和生鐵是鐵與非金屬碳的合金。故合金可以認(rèn)為是具有金屬特性的多種元素的混合物。第36頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(2)合金的特性

①合金的熔點(diǎn)比其成分中單個(gè)金屬的熔點(diǎn)低②具有比各成分金屬更好的硬度、強(qiáng)度和機(jī)械加工性能。

③耐腐蝕性增強(qiáng)第37頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四練習(xí)部分1、如某晶體是右圖六棱柱狀晶胞，則晶胞中的原子數(shù)是___________第38頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、已知X、Y、Z三種元素組成的化合物是離子晶體，其晶胞如圖所示，則下面表示該化合物的化學(xué)式正確的是()A．ZXY3

B．ZX2Y