金屬晶體和離子晶體.ppt

1、第三章 晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第三節(jié) 金屬晶體,金屬晶體,金屬離子,自由電子,1、金屬鍵的定義：金屬離子和自由電子之間的強烈的相互作用，叫金屬鍵。 （1）金屬鍵的成鍵微粒是金屬陽離子和自由電子。 （2）金屬鍵存在于金屬單質(zhì)和合金中。 （3）金屬鍵沒有方向性也沒有飽和性。,一、金屬的結(jié)構(gòu),2、金屬晶體的定義：通過金屬離子與自由電子之間的較強的相互作用形成的晶體。 （1）在晶體中，不存在單個分子 （2）金屬陽離子被自由電子所包圍。,3、電子氣理論：經(jīng)典的金屬鍵理論叫做“電子氣理論”。它把金屬鍵形象地描繪成從金屬原子上“脫落”下來的大量自由電子形成可與氣體相比擬的帶負電的“電子氣”，金屬原子則“浸泡”在

2、“電子氣”的“海洋”之中。 二、金屬共同的物理性質(zhì) 容易導電、導熱、有延展性、有金屬光澤等。,三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系,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,資料,金屬之最,熔點最低的金屬是-,汞 -38.87,熔點最高的金屬是-,鎢 3410,密度最小的金屬是-,鋰 0.53g/cm3,密度最大的金屬是-,鋨 22.57g/cm3,硬度最小的金屬是-,銫 0.2,硬度最大的金屬是-,鉻 9.0,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-,鉑鉑絲直徑： mm,展性最好的金屬是-,金金箔厚：

3、 mm,金屬晶體的形成是因為晶體中存在（ ） 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 金屬能導電的原因是（ ） A.金屬晶體中金屬陽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作用下可發(fā)生定向移動 C.金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動 D.金屬晶體在外加電場作用下可失去電子,練習,C,B,金屬晶體的原子堆積模型,（1）幾個概念 緊密堆積：微粒之間的作用力使微粒間盡可能的相互接近，使它們占有最小的空間,配位數(shù)：在晶體中與每個微粒緊密相鄰的微粒個數(shù),空間利用率：晶體的空間被

4、微粒占滿的體積百分數(shù)，用它來表示緊密堆積的程度,金屬晶體原子平面排列方式有幾種？,非密置層,A,1,4,3,2,1,3,6,4,2,A,5,密置層,配位數(shù)為4,配位數(shù)為6,（2）金屬晶體的原子在三維空間堆積模型,簡單立方堆積（Po）,簡單立方堆積,空間利用率的計算,1、空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在整個晶體空間中所占有的體積百分比。 球體積 空間利用率 = 100% 晶胞體積,（1）計算晶胞中的微粒數(shù),2、空間利用率的計算步驟：,（2）計算晶胞的體積,簡單立方堆積,立方體的棱長為a，球的半徑為r,a,過程：,1個晶胞中平均含有1個原子,V球=,V晶胞=a3=8r3,空間利用率=,=

5、52%,2、體心立方堆積-鉀型,非密置層的另一種堆積是將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中,（ IA，VB，VIB）,每個晶胞含原子數(shù)：,8,68%,2,體心立方堆積,a,b,空間利用率=,a,第二層對第一層來講最緊密的堆積方式是將球?qū)?1，3，5 位。 ( 或?qū)?2，4，6 位，其情形是一樣的 ),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。,思考：密置層的堆積方式有哪些？,下圖是此種六方 緊密堆積的前視圖,A,第一種是將第三層的球?qū)实谝粚拥那颉?于是每兩層形成一個周期，即 AB AB 堆積方式，形成六方緊密堆積。,配位數(shù) 。 ( 同層 ，上下層各 。 )

6、,12,6,3,此種立方緊密堆積的前視圖,A,第四層再排 A，于是形成 ABC ABC 三層一個周期。 得到面心立方堆積。,配位數(shù) 。 ( 同層 ， 上下層各 ),12,6,3,鎂型（六方緊密堆積）,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,這種堆積晶胞屬于最密置層堆積，配位數(shù)為 ，許多金屬（如Mg、Zn、Ti等）采取這種堆積方式。,12,平行六面體,每個晶胞含 個原子,2,12,銅型（面心立方緊密堆積）,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,這種堆積晶胞屬于最密置層堆集，配位數(shù)為 ，許多金屬（如Cu、Ag、Au等）采取這種堆積方式。,12,B,C,A,A,A,B,C,（

7、3）面心立方：在立方體頂點的微粒為8個晶胞共有，在面心的為2個晶胞共有。,微粒數(shù)為： 81/8 + 61/2 = 4,空間利用率：,= 74.05%,面心立方最密堆積,堆積方式及性質(zhì)小結(jié),簡單立方堆積,體心立方堆積,六方最密堆積,面心立方,六方,體心立方,簡單立方,74%,74%,68%,52,12,12,8,6,Cu、Ag、Au,Mg、Zn、Ti,Na、K、Fe,Po,已知金屬銅為面心立方晶體，如圖所示，銅的相對原子質(zhì)量為M，密度為，試求 （1）圖中正方形邊長 a， （2）銅的金屬半徑 r,a,a,r,r,o,r,r,提示： 數(shù)出面心立方中的銅的個數(shù)： 晶胞的密度等于晶體的密度,鞏固練習,第

8、三章 晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第四節(jié) 離子晶體 授課人 榆中一中 李翻紅,A,30,課程標準要求,思考：,1、分子晶體是由什么粒子構(gòu)成的？粒子間是什么樣的作用力？,2、原子晶體是由什么粒子構(gòu)成的？粒子間是什么樣的作用力？,3、如圖是NaCl晶體晶胞模型，試著就此總結(jié)出離子晶體是由什么粒子構(gòu)成的？粒子間是什么樣的作用力？,一、離子晶體,1、定義：由陽離子和陰離子通過離 子鍵結(jié)合而成的晶體。 2、構(gòu)成粒子：陰、陽離子 3、相互作用力：離子鍵（靜電作用）,4、離子晶體的結(jié)構(gòu)特征：,（1）離子鍵沒有飽和性和方向性，在晶體中陰陽離子盡可能采取最密堆積,（2）離子晶體中不存在單獨的分子，化學式代表陰陽離子最簡個

9、數(shù)比,5、常見的離子晶體：,強堿 NaOH Ba(OH)2等,大多數(shù)的鹽 BeCl2 AlCl3除外,活潑金屬氧化物 Na2O CaO MgO等,NaCl的晶體結(jié)構(gòu)模型,與Na+等距離且最近Cl- 有 個，即Na+的配位 數(shù) 。,與Cl-等距離且最近Na+ 有 個，即Cl-的配位數(shù)為 。,6,6,6,6,與Cl-等距離且最近Cl-有 個,與Na+ 等距離且最近Na+ 有 個,12,12,幾種典型的離子晶體晶胞類型,CsCl的晶體結(jié)構(gòu)及晶胞構(gòu)示意圖,Cs+周圍距離最近的Cl-有 個， Cl-周圍最近的Cs+有 個,Cs+周圍距離最近的Cs+有 個， Cl-周圍最近的Cl- 有 個,8,8,6,6

10、,思考：,NaCl、 CsCl兩種離子晶體中陽離子和陰離子的配位數(shù)不相等,所以晶體結(jié)構(gòu)是不同的,6,6,8,8,你認為是什么因素決定了離子晶體中離子的配位數(shù)？,6、決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素,幾何因素 晶體中正負離子的半徑比 電荷因素 晶體中正負離子的電荷比 鍵性因素 離子鍵的純粹程度,(3)CaF2型晶胞,Ca2+的配位數(shù)：,F-的配位數(shù)：,一個CaF2晶胞中平均含： 4個Ca2+和8個F-,8,4,晶格能,定義：氣態(tài)離子形成1摩離子晶體時釋放的能量。 晶格能的大小與陰、陽離子所帶電荷的乘積成正比，與陰、陽離子間的距離成反比。 簡言之,晶格能的大小與離子帶電量成正比,與離子半徑成反比. 晶格能越大： 形成的離子晶體越穩(wěn)定；（離子鍵越強） 熔點越高；硬度越大。,仔細閱讀表38，分析晶