2、金屬晶體與離子晶體 (2).ppt

1、第三節(jié) 金屬晶體,金屬樣品,思考1:從上述金屬的應(yīng)用來看，金屬有哪些共同的物理性質(zhì)呢?,一、金屬共同的物理性質(zhì),容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等,思考2:金屬為什么具有這些共同性質(zhì)呢?,二、金屬的結(jié)構(gòu),1、電子氣理論：由于金屬原子的最外層電子數(shù)較少,容易失去電子成為金屬離子,金屬原子釋放出的價(jià)電子不專門屬于某個(gè)特定的金屬離子,而為許多金屬離子所共有,并在整個(gè)金屬中自由運(yùn)動(dòng),這些電子又稱為自由電子.自由電子幾乎均勻分布在整個(gè)晶體中，像遍布整塊金屬的“電子氣”，從而把所有金屬原子維系在一起。,組成粒子：,金屬陽(yáng)離子和自由電子,2、金屬鍵：金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用叫做金屬鍵（電子

2、氣理論）,3、金屬晶體：通過金屬鍵結(jié)合形成的單質(zhì)晶體。金屬單質(zhì)和合金都屬于金屬晶體,微粒間作用力：,金屬鍵,特征：金屬鍵可看成是由許多原子共用許多電子的一種特殊形式的共價(jià)鍵，這種鍵既沒有方向性，也沒有飽和性，金屬鍵的特征是成鍵電子可以在金屬中自由流動(dòng)，使得金屬呈現(xiàn)出特有的屬性,4、電子氣理論對(duì)金屬的物理性質(zhì)的解釋,在金屬晶體中，充滿著帶負(fù)電的“電子氣”（自由電子），這些電子氣的運(yùn)動(dòng)是沒有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下，自由電子定向運(yùn)動(dòng)形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。不同的金屬導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最強(qiáng)的三中金屬是：Ag、Cu、Al,金屬導(dǎo)電性的解釋,水溶液或熔融狀態(tài)下,晶體狀態(tài),自由移動(dòng)的離子,自

3、由電子,思考：電解質(zhì)在熔化狀態(tài)或溶于水能導(dǎo)電，這與金屬導(dǎo)電的本質(zhì)是否相同？,化學(xué)變化,物理變化,增強(qiáng),減弱,“電子氣”（自由電子）在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬離子碰撞，引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某部分受熱時(shí)，那個(gè)區(qū)域里的“電子氣”（自由電子）能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，通過碰撞，把能量傳給金屬離子?！半娮託狻保ㄗ杂呻娮樱┰跓岬淖饔孟屡c金屬原子頻繁碰撞從而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(dá)到相同的溫度。,金屬導(dǎo)熱性的解釋,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)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉淼呐帕蟹绞?，彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤(rùn)滑劑的作用，所以在各原子層之間發(fā)生相

4、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。因此，金屬都有良好的延展性。,金屬延展性的解釋,4、熔點(diǎn)和沸點(diǎn) 金屬原子價(jià)電子越多，原子半徑越小，金屬離子與自由電子的作用力就越強(qiáng)，晶體的熔沸點(diǎn)就越高，反之越低。,思考：為什么堿金屬單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下逐漸降低，而鹵素單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下卻逐漸升高？,三、金屬晶體的原子堆積模型,1、幾個(gè)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(gè)微粒緊密相鄰的微粒個(gè)數(shù),空間利用率：晶體的空間被微粒占滿的體積百分?jǐn)?shù)，用它來表示緊密堆積的程度,2、金屬晶體的原子在二維平面堆積模型,

5、金屬晶體中的原子可看成直徑相等的小球。將等徑圓球在一平面上排列，有兩種排布方式，按（b）圖方式排列，圓球周圍剩余空隙最小，稱為密置層；按（a）圖方式排列，剩余的空隙較大，稱為非密置層。,（a）非密置層（b）密置層,3、金屬晶體的原子在三維空間堆積模型,簡(jiǎn)單立方堆積（Po）,簡(jiǎn)單立方堆積,體心立方堆積鉀型（堿金屬）,體心立方堆積,配位數(shù)：8,鎂型,銅型,第二層 對(duì)第一層來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 ),關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。,下圖是此種六方 緊密堆積的前視圖,A,第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球。

6、,于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即 AB AB 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 )，空間利用率為74%,3、鎂型,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(gè)周期。 得到面心立方堆積。,配位數(shù) 12 。 ( 同層 6， 上下層各 3 ),面心立方:銅型,鎂型,銅型,金屬晶體的兩種最密堆積方式,Po (釙),1下列有關(guān)金屬元素特征的敘述中正確的是 A金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性 B金屬元素在化合物中一定顯正價(jià) C金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)均不同 D金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)總是高于分子晶體,能力訓(xùn)練,2、某些金屬晶體(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式緊密堆積，即在晶體結(jié)構(gòu)中可以劃出一塊正立方體的結(jié)構(gòu)單元，金屬原子處于正立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和六個(gè)側(cè)面上，試計(jì)算這類金屬晶體中原子的空間利用率。,8、已知金屬銅為面心