第三章 第三節(jié) 金屬晶體

第三章第三節(jié)金屬晶體第1頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道金屬鍵的含義。2．能用金屬鍵理論解釋金屬的物理性質(zhì)。3．能列舉金屬晶體的基本堆積模型。4．了解金屬晶體的一般特點(diǎn)。5．理解金屬晶體的類型與性質(zhì)的關(guān)系。第2頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月一、金屬鍵1．描述金屬鍵本質(zhì)的最簡單理論是電子氣理論。2．電子氣理論把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的

形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子共用，從而把所有

維系在一起。3．成鍵微粒是

和

。基礎(chǔ)知識(shí)梳理價(jià)電子金屬原子金屬陽離子自由電子第3頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月二、金屬晶體1．在金屬晶體中，原子間以

相結(jié)合。2．金屬晶體的性質(zhì)：優(yōu)良的

、

和

。3．用電子氣理論解釋金屬的性質(zhì)(1)延展性當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生

，但

不變，金屬離子與自由電子形成的

沒有破壞，所以金屬有良好的延展性。金屬鍵導(dǎo)電性導(dǎo)熱性延展性相對滑動(dòng)排列方式金屬鍵第4頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)導(dǎo)電性在外加電場的作用下，金屬晶體中的

作

而形成電流，呈現(xiàn)良好的導(dǎo)電性。(3)導(dǎo)熱性電子氣中的自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬原子發(fā)生碰撞，形成能量傳遞，呈現(xiàn)出良好的導(dǎo)熱性。自由電子定向移動(dòng)第5頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)金屬晶體中的自由電子是否專屬于某個(gè)金屬離子？(2)晶體中有陽離子，就一定有陰離子嗎？有陰離子，就一定有陽離子嗎？【思考·提示】

(1)自由電子幾乎均勻地分布在整個(gè)晶體中，被許多金屬離子共有。(2)不一定，如金屬晶體，只有陽離子，無陰離子。但有陰離子則一定有陽離子。思考第6頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月三、金屬晶體的原子堆積模型1．二維空間模型(1)非密置層配位數(shù)為

，如圖所示：4第7頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)密置層配位數(shù)為6，如圖所示：第8頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月2．三維空間模型(1)非密置層在三維空間堆積①簡單立方堆積相鄰非密置層原子的原子核在

的堆積，只有金屬

采用這種堆積方式，其空間利用率太低。同一直線上Po第9頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月②體心立方堆積將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中，并使非密置層的原子稍稍分離，每層均照此堆積。其空間的利用率比簡單立方堆積高，許多金屬采用這種堆積方式，如堿金屬。第10頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)密置層在三維空間堆積①六方最密堆積如圖所示，按ABABABAB……的方式堆積。第11頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月②面心立方最密堆積如圖所示，按ABCABCABC……的方式堆積。第12頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月這兩種堆積方式都是金屬晶體的最密堆積，配位數(shù)均為12，空間利用率均為74%，只是所得晶胞的形式不同。四、石墨——混合晶體1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——層狀結(jié)構(gòu)(1)同層內(nèi)，碳原子采用

雜化，以

相結(jié)合形成

平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所有碳原子的2p軌道相互平行且相互重疊，使p電子可在整個(gè)碳原子平面中運(yùn)動(dòng)。(2)層與層之間以

相結(jié)合。sp2共價(jià)鍵正六邊形范德華力第13頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月2．晶體類型石墨晶體中，既有

，又有

，還有

，屬于

。共價(jià)鍵金屬鍵范德華力混合晶體第14頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月1．定義：金屬陽離子與自由電子間的強(qiáng)烈的相互作用。2．特點(diǎn)：(1)成鍵微粒是金屬陽離子和自由電子；(2)金屬鍵無方向性和飽和性；(3)金屬鍵存在于金屬單質(zhì)和合金中。課堂互動(dòng)講練要點(diǎn)一金屬鍵第15頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月3．金屬鍵的強(qiáng)弱比較金屬鍵的強(qiáng)度主要決定于金屬元素的原子半徑和價(jià)電子數(shù)，原子半徑越大，價(jià)電子數(shù)越少，金屬鍵越弱，原子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)。4．金屬鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)金屬鍵越強(qiáng)，晶體熔、沸點(diǎn)越高。(2)金屬鍵越強(qiáng)，晶體硬度越大。第16頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔、沸點(diǎn)高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，而金屬鍵與金屬陽離子所帶電荷的多少及半徑大小有關(guān)。由此判斷下列說法正確的是(

)A．金屬鎂的熔點(diǎn)大于金屬鋁B．堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs是逐漸增大的C．金屬鋁的硬度大于金屬鈉D．金屬鎂的硬度小于金屬鈣例1第17頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】影響晶體熔、沸點(diǎn)的是組成晶體的微粒間的相互作用，包括化學(xué)鍵和分子間作用力，找準(zhǔn)是由哪種作用再具體分析。影響金屬晶體熔、沸點(diǎn)的是金屬鍵。鎂離子比鋁離子的半徑大且所帶的電荷少，使金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱，所以金屬鎂比金屬鋁的熔、沸點(diǎn)和硬度都小；從Li到Cs，離子的半徑是逐漸增大的，所帶電荷相同，金屬鍵逐漸減弱，第18頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月熔、沸點(diǎn)和硬度都逐漸減??；因離子的半徑小且所帶電荷多，使金屬鋁比金屬鈉的金屬鍵強(qiáng)，所以金屬鋁比金屬鈉的熔、沸點(diǎn)和硬度都大；因離子的半徑小又所帶電荷相同，使金屬鎂比金屬鈣的金屬鍵強(qiáng)，所以金屬鎂比金屬鈣的熔、沸點(diǎn)和硬度都大?！敬鸢浮?/p>

C第19頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月【規(guī)律方法】影響晶體性質(zhì)的作用力。(1)金屬鍵的強(qiáng)弱決定金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。①金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大；②金屬鍵越強(qiáng)，金屬越難失電子，金屬性越弱，如Na的金屬鍵強(qiáng)于K，則Na比K難失電子，金屬性Na比K弱。第20頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)原子晶體中，共價(jià)鍵決定晶體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。①共價(jià)鍵越強(qiáng)，晶體的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大；②共價(jià)鍵越強(qiáng)，晶體越穩(wěn)定。(3)分子晶體中，物理性質(zhì)由分子間作用力決定；化學(xué)性質(zhì)由共價(jià)鍵強(qiáng)弱決定。如熔、沸點(diǎn)HCl<HBr，因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)相似，Mr(HBr)>Mr(HCl)，分子間作用力HBr>HCl；穩(wěn)定性HCl>HBr，因?yàn)镠—Cl鍵鍵能大于H—Br鍵鍵能。第21頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月1．關(guān)于金屬性質(zhì)和原因的描述不正確的是(

)A．金屬一般具有銀白色光澤，是物理性質(zhì)，與金屬鍵沒有關(guān)系B．金屬具有良好的導(dǎo)電性，是因?yàn)樵诮饘倬w中共享了金屬原子的價(jià)電子，形成了“電子氣”，在外電場的作用下自由電子定向移動(dòng)便形成了電流，所以金屬易導(dǎo)電C．金屬具有良好的導(dǎo)熱性，是因?yàn)樽杂呻娮釉谑軣岷螅涌炝诉\(yùn)動(dòng)速率，自由電子通過與金屬離子發(fā)生碰撞，傳遞了能量D．金屬晶體具有良好的延展性，是因?yàn)榻饘倬w中的原子層可以滑動(dòng)而不破壞金屬鍵跟蹤訓(xùn)練第22頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月解析：選A。金屬具有金屬光澤是金屬中的自由電子吸收了可見光，又把各種波長的光再發(fā)射出來，因此金屬一般顯銀白色。金屬導(dǎo)電性正是由于金屬原子之間共享了價(jià)電子，才使得金屬晶體中有了自由移動(dòng)的電子，也才能在外電場的作用下使電子作定向移動(dòng)形成電流。C和D均正確。第23頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月1．金屬晶體的性質(zhì)(1)良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。(2)熔、沸點(diǎn)：金屬鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高。①同周期金屬單質(zhì)，從左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸點(diǎn)升高。②同主族金屬單質(zhì)，從上到下(如堿金屬)熔、沸點(diǎn)降低。③合金的熔、沸點(diǎn)比其各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低。④金屬晶體熔點(diǎn)差別很大，如汞常溫下為液體，熔點(diǎn)很低(－38.9℃)，而鐵等金屬熔點(diǎn)很高(1535℃)。要點(diǎn)二金屬晶體第24頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月2．金屬晶體的四種堆積模型對比堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞非密置層簡單立方堆積Po(釙)52%6體心立方堆積(bcp)Na、K、Fe68%8第25頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月密置層六方最密堆積(hcp)Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆積(ccp或fcc)Cu、Ag、Au74%12堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞第26頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)合金屬晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，回答以下問題：(1)已知下列金屬晶體：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au，其堆積方式為：①簡單立方堆積的是________________________________________________________________________；②體心立方堆積的是________________________________________________________________________；③六方最密堆積的是________________________________________________________________________；例2第27頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月④面心立方最密堆積的是________________________________________________________________________。(2)根據(jù)下列敘述，判斷一定為金屬晶體的是________。A．由分子間作用力形成，熔點(diǎn)很低B．由共價(jià)鍵結(jié)合形成網(wǎng)狀晶體，熔點(diǎn)很高C．固體有良好的導(dǎo)電性、傳熱性和延展性第28頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】

(1)簡單立方堆積的空間利用率太低，只有金屬Po采取這種方式。體心立方堆積是上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中，這種堆積方式的空間利用率比簡單立方堆積的高，多數(shù)金屬采用這種堆積方式。六方最密堆積按ABABABAB……的方式堆積，面心立方最密堆積按ABCABCABCABC……的方式堆積，六方最密堆積常見的金屬為Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆積常見的金屬為Cu、Ag、Au。(2)A項(xiàng)屬于分子晶體；B項(xiàng)屬于原子晶體；而C項(xiàng)是金屬的通性?！敬鸢浮?/p>

(1)①Po

②Na、K、Fe

③Mg、Zn④Cu、Au

(2)C第29頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月2．下列關(guān)于金屬晶體的敘述正確的是(

)A．常溫下，金屬單質(zhì)都以金屬晶體形式存在B．金屬離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用，在一定外力作用下，不因形變而消失C．鈣的熔、沸點(diǎn)低于鉀D．溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好解析：選B。常溫下，Hg為液態(tài)，A錯(cuò)；因?yàn)榻饘冁I無方向性，故金屬鍵在一定范圍內(nèi)不因形變而消失，B正確；鈣的金屬鍵強(qiáng)于鉀，故熔、沸點(diǎn)高于鉀，C錯(cuò)；溫度升高，金屬的導(dǎo)電性減弱，D錯(cuò)。跟蹤訓(xùn)練第30頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)堂達(dá)標(biāo)訓(xùn)練第31頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月“海神的寶藏”據(jù)最新報(bào)道，科學(xué)家海茨奇一直致力于研究海底的獨(dú)特地質(zhì)現(xiàn)象——“黑煙囪”。這種黑煙囪一般高2～5米。在黑煙囪被人類發(fā)現(xiàn)至今的近30年中，它尚未被人類真正地利用。不過，在海茨奇等科學(xué)家的努力下，人類很快就可以開采這種“海神的寶藏”了。海茨奇介紹說：“這種黑色的物質(zhì)幾乎包含了我們工業(yè)社會(huì)需要的所有東西?！彪娮庸I(yè)需要的銅，鋼廠需要的鎳和鋅，制造純平顯示器需要的銦，甚至還有貴重金屬黃金，都可以在這個(gè)“海神的寶藏