第一單元金屬鍵金屬晶體

第一單元金屬鍵金屬晶體第1頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月已學(xué)過(guò)的金屬知識(shí)金屬的分類(lèi)按密度分重金屬：銅、鉛、鋅等輕金屬：鋁、鎂等冶金工業(yè)黑色金屬：鐵、鉻、錳有色金屬：除鐵、鉻、錳以外的金屬按儲(chǔ)量分常見(jiàn)金屬：鐵、鋁等稀有金屬：第2頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分析：

通常情況下，金屬原子的部分或全部外圍電子受原子核的束縛比較弱，在金屬晶體內(nèi)部，它們可以從金屬原子上“脫落”下來(lái)的價(jià)電子，形成自由流動(dòng)的電子。這些電子不是專(zhuān)屬于某幾個(gè)特定的金屬離子，是均勻分布于整個(gè)晶體中。大多數(shù)金屬單質(zhì)都有較高的熔點(diǎn)，說(shuō)明了什么？金屬能導(dǎo)電又說(shuō)明了什么？說(shuō)明金屬晶體中存在著強(qiáng)烈的相互作用;金屬具有導(dǎo)電性,說(shuō)明金屬晶體中存在著能夠自由流動(dòng)的電子。金屬鍵與金屬的特性第3頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）定義：

金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用。（2）形成

成鍵微粒:

金屬陽(yáng)離子和自由電子

存在:

金屬單質(zhì)和合金中（3）方向性:

無(wú)方向性一、金屬鍵與金屬的物理性質(zhì)1.金屬鍵第4頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.金屬的物理性質(zhì)

具有金屬光澤,能導(dǎo)電,導(dǎo)熱,具有良好的延展性,金屬的這些共性是有金屬晶體中的化學(xué)鍵和金屬原子的堆砌方式所導(dǎo)致的（1）導(dǎo)電性（2）導(dǎo)熱性（3）延展性

第5頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)電物質(zhì)電解質(zhì)金屬晶體狀態(tài)導(dǎo)電粒子升溫時(shí)導(dǎo)電能力導(dǎo)電本質(zhì)溶液或熔融液固態(tài)或液態(tài)陰離子和陽(yáng)離子自由電子增強(qiáng)減弱電解過(guò)程自由電子的定向移動(dòng)第6頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：共性金屬晶體與性質(zhì)的關(guān)系導(dǎo)電性導(dǎo)熱性延展性在金屬晶體中，存在許多自由電子，自由電子在外加電場(chǎng)的作用下，自由電子定向運(yùn)動(dòng)，因而形成電流由于金屬晶體中自由電子運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬離子碰撞并把能量從溫度高的部分傳導(dǎo)溫度低的部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度由于金屬晶體中金屬鍵是沒(méi)有方向性的，各原子層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)以后，仍保持金屬鍵的作用，因而在一定外力作用下，只發(fā)生形變而不斷裂第7頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月金屬Na

MgAlCr熔點(diǎn)/℃97.56506601900部分金屬的熔點(diǎn)3、金屬的熔點(diǎn)為什么金屬晶體熔點(diǎn)差距如此巨大？結(jié)論：金屬晶體內(nèi)部微粒之間的作用存在差異，即金屬的熔點(diǎn)高低與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。影響金屬鍵的強(qiáng)弱的因素是什么呢？第8頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)下表的數(shù)據(jù)，請(qǐng)你總結(jié)影響金屬鍵的因素金屬Na

MgAlCr原子外圍電子排布3s1

3s23s23p13d54s1原子半徑/pm186160143.1124.9原子化熱/kJ·mol-1108.4146.4326.4397.5熔點(diǎn)/℃97.56506601900部分金屬的原子半徑、原子化熱和熔點(diǎn)金屬的熔點(diǎn)、硬度與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，金屬鍵的強(qiáng)弱又可以用原子化熱來(lái)衡量。原子化熱是指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。第9頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素（1）金屬元素的原子半徑（2）單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目一般而言：

金屬元素的原子半徑越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目越大，金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的硬度越大，熔、沸點(diǎn)越高。

如：同一周期金屬原子半徑越來(lái)越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)增加，故熔點(diǎn)越來(lái)越高，硬度越來(lái)越大；同一主族金屬原子半徑越來(lái)越大，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)減少，故熔點(diǎn)越來(lái)越低，硬度越來(lái)越小。第10頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯(cuò)誤的是()A.金屬鍵沒(méi)有方向性B.金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電吸引作用C.金屬鍵中的電子屬于整塊金屬D.金屬的性質(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關(guān)B練習(xí)第11頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬價(jià)電子數(shù)的多少有關(guān)，價(jià)電子數(shù)越多金屬鍵越強(qiáng)；與金屬陽(yáng)離子的半徑大小也有關(guān)，金屬陽(yáng)離子的半徑越大，金屬鍵越弱。據(jù)此判斷下列金屬熔點(diǎn)逐漸升高的是

A.LiNaKB.NaMgAlC.LiBeMgD.LiNaMgB第12頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月螢石黃鐵礦水晶菱錳礦第13頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.晶體(1)定義:通過(guò)結(jié)晶過(guò)程形成的具有規(guī)則幾何外形的固體叫晶體。通常情況下，大多數(shù)金屬單質(zhì)及其合金也是晶體。閱讀教科書(shū)P34的化學(xué)史話

人類(lèi)對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)晶體第14頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.晶胞什么是晶胞？

晶體中能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重復(fù)單位

說(shuō)明：晶體的結(jié)構(gòu)是晶胞在空間連續(xù)重復(fù)延伸而形成的。晶胞與晶體的關(guān)系如同磚塊與墻的關(guān)系。在金屬晶體中，金屬原子如同半徑相等的小球一樣，彼此相切、緊密堆積成晶體。金屬晶體中金屬原子的緊密堆積是有一定規(guī)律的。第15頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.密堆積：

由無(wú)方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結(jié)合的晶體中，原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空間的堆積密度最大的那些結(jié)構(gòu)。密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢(shì)能盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。第16頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月金屬晶體1.金屬晶體的堆積方式和對(duì)應(yīng)的晶胞教科書(shū)

P35第17頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二維平面堆積方式I型II型行列對(duì)齊四球一空非最緊密排列行列相錯(cuò)三球一空最緊密排列密置層非密置層第18頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三維空間堆積方式Ⅰ.簡(jiǎn)單立方堆積第19頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月形成簡(jiǎn)單立方晶胞，空間利用率較低52％，金屬釙（Po）采取這種堆積方式。第20頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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，如金屬K等。第21頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Ⅱ.體心立方堆積第22頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第23頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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。第24頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

上圖是此種六方緊密堆積的前視圖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，形成六方緊密堆積。

配位數(shù)12(同層6，上下層各3)Ⅲ.六方密堆積第25頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六方最密堆積分解圖第26頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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27頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月123456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。

配位數(shù)12(同層6，上下層各3)Ⅳ.面心立方密堆積第28頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月BCA

ABCABC形式的堆積，為什么是面心立方堆積？我們來(lái)加以說(shuō)明。第29頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月面心立方最密堆積分解圖第30頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①簡(jiǎn)單立方堆積配位數(shù)=6空間利用率=52.36%②體心立方堆積

——體心立方晶胞配位數(shù)=8空間利用率=68.02%③六方密堆積

——六方晶胞配位數(shù)=12空間利用率=74.05%④面心立方密堆積——面心立方晶胞配位數(shù)=12空間利用率=74.05%堆積方式及性質(zhì)小結(jié)第31頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.晶胞中金屬原子數(shù)目的計(jì)算(平均值)頂點(diǎn)占1/8棱占1/4面心占1/2體心占1第32頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算

(3)六方晶胞：在六方體頂點(diǎn)的微粒為6個(gè)晶胞共有，在面心的為2個(gè)晶胞共有，在體內(nèi)的微粒全屬于該晶胞。

微粒數(shù)為：12×1/6+2×1/2+3=6

(2)面心立方：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：8×1/8+6×1/2=4

(1)體心立方：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：8×1/8+1=2長(zhǎng)方體晶胞中不同位置的粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)：頂----1/8棱----1/4面----1/2心----1第33頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.右圖是鈉晶體的晶胞結(jié)構(gòu)，則晶胞中的原子數(shù)是

.如某晶體是右圖六棱柱狀晶胞，則晶胞中的原子數(shù)是

.鈉晶體的晶胞練習(xí)第34頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.最近發(fā)現(xiàn)一種由某金屬原子M和非金屬原子N構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如圖所示．頂角和面心的原子是M原子，棱的中心和體心的原子是N原子，它的化學(xué)式為A．B．MN

C．D．條件不夠，無(wú)法寫(xiě)出化學(xué)式C練習(xí)第35頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.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)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)合金的特性①合金的熔點(diǎn)比其成分中金屬

(低，高，介于兩種成分金屬的熔點(diǎn)之間；)②具有比各成分金屬更好的硬度、強(qiáng)度和機(jī)械