第三節(jié)金屬晶體自制

第三節(jié)金屬晶體自制第1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

大家都知道晶體有固定的幾何外形、有固定的熔點，雪花、干冰等都屬于分子晶體，靠范德華力結(jié)合在一起，金剛石等都是原子晶體，靠共價鍵相互結(jié)合，那么我們所熟悉的鐵、鋁等金屬是不是晶體呢？它們又是靠什么作用結(jié)合在一起的呢？第2頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)金屬晶體教學(xué)目標：1、了解金屬的性質(zhì)和形成原因2、掌握金屬鍵的本質(zhì)——“電子氣理論”3、能用電子氣理論和金屬晶體的有關(guān)知識解釋金屬的性質(zhì)4、掌握金屬晶體的四種原子堆積模型教學(xué)重點：金屬具有共同物理性質(zhì)的解釋。金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式。金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式。教學(xué)難點：金屬鍵和電子氣理論。金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式第3頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月閱讀教材

P731.金屬單質(zhì)中金屬原子之間是采取怎樣的方式結(jié)合的呢？2.你能歸納出金屬的物理性質(zhì)嗎?你知道金屬為什么具有這些物理性質(zhì)嗎?金屬鍵金屬光澤、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、良好的延展性等。第4頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月組成粒子：金屬陽離子和自由電子金屬原子脫落來的價電子形成遍布整個晶體的“電子云”——自由電子，被所有原子所共用，從而把所有的原子維系在一起。金屬鍵的結(jié)合力就來源于公有化電子和離子間的靜電作用。一、金屬鍵的本質(zhì)與特征特征：沒有飽和性和方向性。第5頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬晶體：通過金屬鍵作用形成的單質(zhì)晶體金屬鍵強弱的影響因素：金屬鍵的強弱決定于金屬陽離子所帶電荷及陽離子半徑的大小。一般來說，金屬陽離子所帶電荷越多，陽離子半徑越小，金屬鍵就越強。金屬的熔沸點就越高。第6頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月【思考1】已知堿金屬元素的熔沸點隨原子序數(shù)的增大而遞減，試用金屬鍵理論加以解釋。

同主族元素價電子數(shù)相同（陽離子所帶電荷數(shù)相同），從上到下，原子（離子）半徑依次增大，則單質(zhì)中所形成金屬鍵依次減弱，故堿金屬元素的熔沸點隨原子序數(shù)的增大而遞減。第7頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月同周期元素，從左到右，價電子數(shù)依次增大，原子（離子）半徑依次減弱，則單質(zhì)中所形成金屬鍵依次增強，故鈉、鎂、鋁三種金屬熔沸點和硬度的大小順序是：鈉＜鎂＜鋁?！舅伎?】試判斷鈉、鎂、鋁三種金屬熔沸點和硬度的大小。第8頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月【問題1】

金屬為什么易導(dǎo)電？

在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子的運動是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下自由電子就會發(fā)生定向運動，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系晶體類型離子晶體金屬晶體導(dǎo)電時的狀態(tài)導(dǎo)電粒子比較離子晶體、金屬晶體導(dǎo)電的區(qū)別：水溶液或

熔融狀態(tài)下晶體狀態(tài)自由移動的離子自由電子第9頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月【問題2】金屬為什么易導(dǎo)熱？金屬容易導(dǎo)熱，是由于自由電子運動時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，從而使整塊金屬達到相同的溫度。

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)生相對滑動以后，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。【問題3】金屬為什么有較好的延展性？第10頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月【問題4】金屬晶體為什么具有金屬

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。當金屬成粉末狀時，金屬晶體的晶面取向雜亂、晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以成黑色。第11頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月【總結(jié)】金屬晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系微粒導(dǎo)電性導(dǎo)熱性延展性金屬陽離子和自由電子自由電子在外加電場的作用下發(fā)生定向移動自由電子與金屬離子碰撞傳遞熱量晶體中各原子層相對滑動仍保持相互作用不同的金屬在某些性質(zhì)方面，如密度、硬度、熔點等又表現(xiàn)出很大差別。這與金屬原子本身、晶體中原子的排列方式等因素有關(guān)。第12頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月資料金屬之最熔點最低的金屬是--熔點最高的金屬是--密度最小的金屬是--密度最大的金屬是--硬度最小的金屬是--硬度最大的金屬是--最活潑的金屬是----最穩(wěn)定的金屬是----延性最好的金屬是--展性最好的金屬是--汞

[-38.87℃]鎢

[3410℃]鋰

[0.53g/cm3]鋨

[22.57g/cm3]銫

[0.2]鉻

[9.0]銫金鉑[鉑絲直徑：mm]金[金箔厚：

mm]第13頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二、金屬晶體的原子堆積模型哪種排列方式圓球周圍剩余空隙最?。浚╝）非密置層

（b）密置層

課本P74【學(xué)與問】將直徑相等的圓球置于平面上，使球面緊密接觸，除上述兩種方式外，還有沒有第三種方式？配位數(shù)46沒有第14頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月1、簡單立方堆積[Po]配位數(shù)：空間占有率：每個晶胞含原子數(shù)：6152%第15頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月一個晶胞的體積：a3=(2r)3=8r3一個晶胞內(nèi)有一個原子，一個原子的體積：4/3πr3簡單立方的空間利用率為：=52%4/3πr3

8r3第16頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2、體心立方堆積-鉀型：鈉鉀鐵等868%2配位數(shù)：空間利用率：每個晶胞含原子數(shù)：第17頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月課本P75【學(xué)與問】體心立方堆積是個立方體，想一想，如果原來的非密置層上的原子保持緊密接觸，立方體中心能否容得下一個原子？不能思考：非密置層堆積有簡單立方和體心立方兩種堆積方式，那么密置層的堆積方式又有哪些？第18頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬晶體（第二課時）第19頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月回顧上節(jié)內(nèi)容非密置層三維堆積簡單立方堆積體心立方堆積密置層三維堆積？？第20頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月123456123456第二層對第一層來講最緊密的堆積方式是將球?qū)?，3，5

位。

(或?qū)?，4，6

位，其情形是一樣的

)AB，關(guān)鍵是第三層，對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。第21頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月下圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA第一種是將球?qū)实谝粚拥那颉?23456于是每兩層形成一個周期，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)第22頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月六方最密堆積俯視圖第23頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月具有密排六方結(jié)構(gòu)的金屬有鎂、鋅、鎘、鋯、鈹、鈦、鈷等。74%2空間占有率：每個晶胞含原子數(shù)：第24頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第三層的另一種排列方式，是將球?qū)实谝粚拥?，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是C層。123456123456第四層再排A，于是形成ABCABC三層一個周期。得到面心立方堆積。配位數(shù)12(同層6，上下層各3)

第25頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月123456此為立方緊密堆積的前視圖ABCAABC俯視圖第26頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月ABCABC

形式的堆積，為什么是面心立方堆積？我們來加以說明。俯視圖稍向右轉(zhuǎn)第27頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月具有面心立方最密堆積的金屬有Cu、Ag、Au等。74%4空間占有率：每個晶胞含原子數(shù)：面心立方：配位數(shù)：12第29頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月典型金屬結(jié)構(gòu)簡單立方結(jié)構(gòu)體心立方結(jié)構(gòu)面心立方結(jié)構(gòu)密排六方結(jié)構(gòu)【練習(xí)】下列敘述正確的是

A.任何晶體中，若含有陽離子也一定含有陰離子B．原子晶體中只含有共價鍵

C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價鍵

D．分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學(xué)鍵B第30頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月資料LiBeNaMgAlKCaScTiVCr*FeCoNiCuZnRbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdCsBaLaHfTaWReOsIrPtAuTiPbCePrNdEuGdTbDyHoErTmYbLu六方最密堆積面心立方最密堆積體心立方堆積1234567891011121314第31頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月簡單立方鉀型（體心立方堆積）鎂型（六方密堆積）鎂型（六方密堆積）第32頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬晶體的四種堆積模型對比第33頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月石墨是層狀結(jié)構(gòu)的混合型晶體

三、混合晶體——石墨第34頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)為平