第三章 第三节 金属晶体.ppt

第三节金属晶体,,1.知道金属键的含义。2．能用金属键理论解释金属的物理性质。3．能列举金属晶体的基本堆积模型。4．了解金属晶体的一般特点。5．理解金属晶体的类型与性质的关系。,一、金属键1．描述金属键本质的最简单理论是电子气理论。2．电子气理论把金属键描述为金属原子脱落下来的形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有维系在一起。3．成键微粒是和。,基础知识梳理,价电子,金属原子,金属阳离子,自由电子,二、金属晶体1．在金属晶体中，原子间以相结合。2．金属晶体的性质优良的、和。3．用电子气理论解释金属的性质1延展性当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生，但不变，金属离子与自由电子形成的没有破坏，所以金属有良好的延展性。,金属键,导电性,导热性,延展性,相对滑动,排列方式,金属键,2导电性在外加电场的作用下，金属晶体中的作而形成电流，呈现良好的导电性。3导热性电子气中的自由电子在运动时经常与金属原子发生碰撞，形成能量传递，呈现出良好的导热性。,自由电子,定向移动,1金属晶体中的自由电子是否专属于某个金属离子2晶体中有阳离子，就一定有阴离子吗有阴离子，就一定有阳离子吗【思考提示】1自由电子几乎均匀地分布在整个晶体中，被许多金属离子共有。2不一定，如金属晶体，只有阳离子，无阴离子。但有阴离子则一定有阳离子。,思考,三、金属晶体的原子堆积模型1．二维空间模型1非密置层配位数为，如图所示,4,2密置层配位数为6，如图所示,2．三维空间模型1非密置层在三维空间堆积①简单立方堆积相邻非密置层原子的原子核在的堆积，只有金属采用这种堆积方式，其空间利用率太低。,同一直线上,Po,②体心立方堆积将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，并使非密置层的原子稍稍分离，每层均照此堆积。其空间的利用率比简单立方堆积高，许多金属采用这种堆积方式，如碱金属。,2密置层在三维空间堆积①六方最密堆积如图所示，按ABABABAB的方式堆积。,②面心立方最密堆积如图所示，按ABCABCABC的方式堆积。,这两种堆积方式都是金属晶体的最密堆积，配位数均为12，空间利用率均为74，只是所得晶胞的形式不同。四、石墨混合晶体1．结构特点层状结构1同层内，碳原子采用杂化，以相结合形成平面网状结构。所有碳原子的2p轨道相互平行且相互重叠，使p电子可在整个碳原子平面中运动。2层与层之间以相结合。,sp2,共价键,正六边形,范德华力,2．晶体类型石墨晶体中，既有，又有，还有，属于。,共价键,金属键,范德华力,混合晶体,1．定义金属阳离子与自由电子间的强烈的相互作用。2．特点1成键微粒是金属阳离子和自由电子；2金属键无方向性和饱和性；3金属键存在于金属单质和合金中。,课堂互动讲练,3．金属键的强弱比较金属键的强度主要决定于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱，原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。4．金属键对物质性质的影响1金属键越强，晶体熔、沸点越高。2金属键越强，晶体硬度越大。,要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是A．金属镁的熔点大于金属铝B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的C．金属铝的硬度大于金属钠D．金属镁的硬度小于金属钙,【解析】影响晶体熔、沸点的是组成晶体的微粒间的相互作用，包括化学键和分子间作用力，找准是由哪种作用再具体分析。影响金属晶体熔、沸点的是金属键。镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少，使金属镁比金属铝的金属键弱，所以金属镁比金属铝的熔、沸点和硬度都小；从Li到Cs，离子的半径是逐渐增大的，所带电荷相同，金属键逐渐减弱，,熔、沸点和硬度都逐渐减小；因离子的半径小且所带电荷多，使金属铝比金属钠的金属键强，所以金属铝比金属钠的熔、沸点和硬度都大；因离子的半径小又所带电荷相同，使金属镁比金属钙的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔、沸点和硬度都大。【答案】C,【规律方法】影响晶体性质的作用力。1金属键的强弱决定金属的物理性质和化学性质。①金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大；②金属键越强，金属越难失电子，金属性越弱，如Na的金属键强于K，则Na比K难失电子，金属性Na比K弱。,2原子晶体中，共价键决定晶体的物理性质和化学性质。①共价键越强，晶体的熔、沸点越高，硬度越大；②共价键越强，晶体越稳定。3分子晶体中，物理性质由分子间作用力决定；化学性质由共价键强弱决定。如熔、沸点HClMrHCl，分子间作用力HBrHCl；稳定性HClHBr，因为HCl键键能大于HBr键键能。,1．关于金属性质和原因的描述不正确的是A．金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系B．金属具有良好的导电性，是因为在金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流，所以金属易导电C．金属具有良好的导热性，是因为自由电子在受热后，加快了运动速率，自由电子通过与金属离子发生碰撞，传递了能量D．金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键,解析选A。金属具有金属光泽是金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光再发射出来，因此金属一般显银白色。金属导电性正是由于金属原子之间共享了价电子，才使得金属晶体中有了自由移动的电子，也才能在外电场的作用下使电子作定向移动形成电流。C和D均正确。,1．金属晶体的性质1良好的导电性、导热性和延展性。2熔、沸点金属键越强，熔、沸点越高。①同周期金属单质，从左到右如Na、Mg、Al熔、沸点升高。②同主族金属单质，从上到下如碱金属熔、沸点降低。③合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低－38.9℃，而铁等金属熔点很高1535℃。,2．金属晶体的四种堆积模型对比,结合金属晶体的结构和性质，回答以下问题1已知下列金属晶体Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au，其堆积方式为①简单立方堆积的是________________________________________________________________________；②体心立方堆积的是________________________________________________________________________；③六方最密堆积的是________________________________________________________________________；,④面心立方最密堆积的是________________________________________________________________________。2根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是________。A．由分子间作用力形成，熔点很低B．由共价键结合形成网状晶体，熔点很高C．固体有良好的导电性、传热性和延展性,【解析】1简单立方堆积的空间利用率太低，只有金属Po采取这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高，多数金属采用这种堆积方式。六方最密堆积按ABABABAB的方式堆积，面心立方最密堆积按ABCABCABCABC的方式堆积，六方最密堆积常见的金属为Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆积常见的金属为Cu、Ag、Au。2A项属于分子晶体；B项属于原子晶体；而C项是金属的通性。【答案】1①Po②Na、K、Fe③Mg、Zn④Cu、Au2C,2．下列关于金属晶体的叙述正确的是A．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在B．金属离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失C．钙的熔、沸点低于钾D．温度越高，金属的导电性越好解析选B。常温下，Hg为液态，A错；因为金属键无方向性，故金属键在一定范围内不因形变而消失，B正确；钙的金属键强于钾，故熔、沸点高于钾，C错；温度升高，金属的导电性减弱，D错。,当堂达标训练,“海神的宝藏”据最新报道，科学家海茨奇一直致力于研究海底的独特地质现象“黑烟囱”。这种黑烟囱一般高2～5米。在黑烟囱被人类发现至今的近30年中，它尚未被人类真正地利用。不过，在海茨奇等科学家的努力下，人类很快就可以开采这种“海神的宝藏”了。海茨奇介绍说“这种黑色的物质几乎包含了我们工业社会需要的所有东西。”电子工业需要的铜，钢厂需要的镍和锌，制造纯平显示器需要的铟，甚至还有贵重金属黄金，都可以在这个“海神的宝藏”中找到。,课外轻松阅读,目前，陆地上的铜资源只剩下整个地球包含的铜资源的1，相比之下，海底黑烟囱喷出的铜则占了全球铜资源的10。如果从深海海底开采金属资源成为现实，那么将对目前的金属原料供应和整个工业发展造成巨大影响。根据统计数字，从上世纪90年代晚期至今，每吨金属铜的价格从2000美元上升到8700美元；铟的价格更是在短短数年内升了10倍，而据估计铟资源将在2013年以前枯竭。,课时活页训练,