《第1課時(shí) 金屬晶體》參考課件

第2節(jié)

幾種簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)模型第1課時(shí)

金屬晶體學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)培養(yǎng)1.能用金屬鍵的理論解釋金屬晶體的物理性質(zhì)。宏觀辨識(shí)與微觀探析2.了解金屬晶體的三種原子堆積模型和晶體的晶胞結(jié)構(gòu)證據(jù)推理與模型認(rèn)知知識(shí)體系聯(lián)想?質(zhì)疑

晶體世界豐富多彩、復(fù)雜多樣，我們今天就從簡(jiǎn)單的晶體：金屬晶體、離子晶體、共價(jià)晶體和分子晶體入手來(lái)研究各種晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性質(zhì)和用途。

金屬晶體、離子晶體、共價(jià)晶體和分子晶體的分類是根據(jù)構(gòu)成晶體的微粒及微粒間的作用來(lái)分類的。我們首先從金屬晶體開(kāi)始分析晶體中微粒的空間排列、微粒的排列的影響因素和各類晶體的晶胞的特點(diǎn)。一.金屬晶體⑴定義：金屬原子通過(guò)金屬鍵形成的晶體。⑷金屬鍵的特征：由于自由電子為整個(gè)金屬所共有，所以金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性。金屬晶體可以看做等徑圓球的堆積。⑶成鍵微粒：金屬陽(yáng)離子和自由電子。⑵金屬鍵：金屬陽(yáng)離子和自由電子之間的較強(qiáng)的相互作用。⑸金屬鍵強(qiáng)弱判斷：金屬陽(yáng)離子所帶電荷越多、半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)。金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的熔點(diǎn)越高。1.金屬晶體的概念拓展視野

金屬晶體可以看做等徑圓球的堆積，所以我們?cè)谶@里對(duì)金屬晶體的堆積方式簡(jiǎn)單拓展一下。1432非密置層配位數(shù)為4136425⑴等徑圓球的平面(層)排列方式有兩種,即：密置層和非密置層。密置層配位數(shù)為6⑵等徑圓球的密置層和密置層的互相疊放得到的最密堆積排列方式有兩種。ABAAB

六方堆積方式(六方晶胞、A3)的金屬晶體：Mg、Zn、Ti等金屬

每個(gè)晶胞中的原子數(shù)為2個(gè)；原子配位數(shù)為12①第一種：ABAB疊放⑶等徑圓球的密置層和密置層的互相疊放得到的最密堆積排列方式有兩種。②第二種：ABC疊放ABCA面心立方堆積方式(面心立方晶胞、A1)的金屬晶體：Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt等金屬每個(gè)晶胞中的原子數(shù)為4個(gè)；原子配位數(shù)為12體心立方堆積方式(體心立方晶胞、A2)的金屬晶體：Li、Na、K、Ba、W、Fe等金屬⑶等徑圓球的一種非密置層的互相疊放得到的非最密堆積排列方式。(體心立方堆積，A2型)每個(gè)晶胞中的原子數(shù)為2個(gè)；原子配位數(shù)為82、常見(jiàn)金屬晶體的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式面心立方最密堆積A1體心立方密堆積A2六方最密堆積A3常見(jiàn)金屬結(jié)構(gòu)示意圖配位數(shù)晶胞中的微粒數(shù)1281224Mg、Zn、TiLi、Na、K、Ba、W、FeCa、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt2⑴金屬在通常狀況下都是晶體嗎?⑵為什么組成晶體的金屬原子在沒(méi)有其他因素影響時(shí),在空間的排列大都服從緊密堆積原理?不都是晶體,如汞常溫下是液態(tài)。

因?yàn)樵诮饘倬w中,金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性,因此都趨向于使金屬原子吸引更多的其他原子分布于周圍,并以密堆積方式降低體系的能量,使晶體變得比較穩(wěn)定。交流?研討⑶合金為何比純金屬的性質(zhì)優(yōu)越？

合金內(nèi)加入了其他元素或大或小的原子，改變了金屬原子有規(guī)則的層狀排列，使原子層之間的相對(duì)滑動(dòng)變得困難。因此，在一般情況下，合金比純金屬硬度大。⑷為什么金屬具有較好的延性、展性和可塑性？

金屬晶體中由于金屬陽(yáng)離子與自由電子間的相互作用沒(méi)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。金屬晶體中原子的堆積方式也會(huì)影響金屬的性質(zhì)，具有最密堆積結(jié)構(gòu)的金屬延展性往往比其他結(jié)構(gòu)的金屬的延展性好。3、金屬晶體結(jié)構(gòu)解釋物理通性(1)同類型的金屬晶體的熔點(diǎn)由金屬陽(yáng)離子半徑、離子所帶的電荷數(shù)決定,陽(yáng)離子半徑越小,所帶電荷越多,金屬鍵就越強(qiáng),晶體熔點(diǎn)就越高。例如熔點(diǎn):Li>Na>K>Rb>Cs,Na<Mg<Al。4、金屬晶體的熔點(diǎn)規(guī)律(2)金屬晶體的熔點(diǎn)差別較大,如Hg熔點(diǎn)很低,堿金屬熔點(diǎn)較低,鐵等金屬熔點(diǎn)很高。這是由于金屬晶體密堆積方式、金屬陽(yáng)離子和“自由電子”的作用力不同造成的。(3)一般來(lái)說(shuō),同一周期主族金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)由左到右逐漸升高,同一主族金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)自上而下逐漸降低。(4)合金的熔點(diǎn)一般低于其成分金屬的熔點(diǎn)。典型例題例1、下列金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型都屬于面心立方最密堆積A1型的是（

）A.Li、Na、Mg、CaB.Li、Na、K、RbC.Ca、Pt、Cu、AuD.Be、Mg、Ca、ZnC例2、已知某金屬晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,則與該晶胞中任意一個(gè)頂點(diǎn)的原子距離相等且最近的原子數(shù)為(

)A.6 B.4 C.8 D.12D例3、每個(gè)晶胞中包含銅原子數(shù)為4(AC)=4r=例4、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，而金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬陽(yáng)離子所帶電荷的多少及半徑大小有關(guān)。由此判斷下列說(shuō)法正確的是(

)A．金屬鎂的硬度大于金屬鋁B．堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs是逐漸增大的C．金屬鎂的熔點(diǎn)大于金屬鈉D．金屬鎂的硬度小于金屬鈣C1、金屬鈉晶體為體心立方晶格(如下圖)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得鈉的密度為ρ(g·cm-3)。已知鈉的相對(duì)原子質(zhì)量為a，阿伏加德羅常數(shù)為NA(mol-1)，假定鈉原子為等徑的剛性球且處于體對(duì)角線上的三個(gè)球相切。則鈉原子的半徑r（cm）為.練習(xí)2、金屬銅采取的是A1

型密堆積，其晶胞邊長(zhǎng)為3.62×10-10m，每1個(gè)Cu原子的質(zhì)量為1.05562×10-25kg，計(jì)算銅的密度ρ。提示：金屬銅采取A1

型密堆積，其晶胞是面心立方晶胞，每個(gè)晶胞中實(shí)際擁有的Cu原子是4個(gè)，3、鐵有δ、γ、α三種晶體結(jié)構(gòu)，如圖是δ、γ、α三種晶體不同溫度下轉(zhuǎn)化的示意圖，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(

)A．δ－Fe晶體中與每個(gè)鐵原子距離相等且最近的鐵原子有8個(gè)B．γ－Fe晶體中