第一单元金属键 金属晶体(1).ppt

第一单元金属键金属晶体,专题3微粒间作用力与物质性质,已学过的金属知识,金属的分类,按密度分,冶金工业,按储量分,分析通常情况下，金属原子的部分或全部外围电子受原子核的束缚比较弱，在金属晶体内部，它们可以从金属原子上“脱落”下来的价电子，形成自由流动的电子。这些电子不是专属于某几个特定的金属离子，是均匀分布于整个晶体中。,大多数金属单质都有较高的熔点，说明了什么金属能导电又说明了什么,说明金属晶体中存在着强烈的相互作用;金属具有导电性,说明金属晶体中存在着能够自由流动的电子。,金属键与金属的特性,（1）定义金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。,（2）形成成键微粒金属阳离子和自由电子存在金属单质和合金中（3）方向性无方向性,一、金属键与金属的物理性质,1.金属键,2.金属的物理性质具有金属光泽,能导电,导热,具有良好的延展性,金属的这些共性是有金属晶体中的化学键和金属原子的堆砌方式所导致的,（1）导电性（2）导热性（3）延展性,,,溶液或熔融液,固态或液态,阴离子和阳离子,自由电子,增强,减弱,电解过程,自由电子的定向移动,小结,在金属晶体中，存在许多自由电子，自由电子在外加电场的作用下，自由电子定向运动，因而形成电流,由于金属晶体中自由电子运动时与金属离子碰撞并把能量从温度高的部分传导温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度,由于金属晶体中金属键是没有方向性的，各原子层之间发生相对滑动以后，仍保持金属键的作用，因而在一定外力作用下，只发生形变而不断裂,部分金属的熔点,3、金属的熔点,为什么金属晶体熔点差距如此巨大,结论金属晶体内部微粒之间的作用存在差异，即金属的熔点高低与金属键的强弱有关。,影响金属键的强弱的因素是什么呢,根据下表的数据，请你总结影响金属键的因素,部分金属的原子半径、原子化热和熔点,金属的熔点、硬度与金属键的强弱有关，金属键的强弱又可以用原子化热来衡量。原子化热是指1mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。,4.影响金属键强弱的因素,（1）金属元素的原子半径（2）单位体积内自由电子的数目一般而言金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电子数目越大，金属键越强，金属晶体的硬度越大，熔、沸点越高。如同一周期金属原子半径越来越小，单位体积内自由电子数增加，故熔点越来越高，硬度越来越大；同一主族金属原子半径越来越大，单位体积内自由电子数减少，故熔点越来越低，硬度越来越小。,1.下列有关金属键的叙述错误的是A.金属键没有方向性B.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用C.金属键中的电子属于整块金属D.金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关,B,练习,2.金属键的强弱与金属价电子数的多少有关，价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的半径大小也有关，金属阳离子的半径越大，金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是A.LiNaKB.NaMgAlC.LiBeMgD.LiNaMg,B,萤石,黄铁矿,水晶,菱锰矿,1.晶体1定义通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。通常情况下，大多数金属单质及其合金也是晶体。,阅读教科书P34的化学史话人类对晶体结构的认识,晶体,2.晶胞,什么是晶胞晶体中能够反映晶体结构特征的基本重复单位说明晶体的结构是晶胞在空间连续重复延伸而形成的。晶胞与晶体的关系如同砖块与墙的关系。在金属晶体中，金属原子如同半径相等的小球一样，彼此相切、紧密堆积成晶体。金属晶体中金属原子的紧密堆积是有一定规律的。,3.密堆积由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能尽可能降低，而结构稳定。,金属晶体,1.金属晶体的堆积方式和对应的晶胞,教科书P35,,,,二维平面堆积方式,I型,II型,行列对齐四球一空非最紧密排列,行列相错三球一空最紧密排列,密置层,非密置层,三维空间堆积方式,Ⅰ.简单立方堆积,形成简单立方晶胞，空间利用率较低52％，金属钋（Po）采取这种堆积方式。,这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属原子形成的凹穴中。,得到的是体心立方堆积，如金属K等。,Ⅱ.体心立方堆积,第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1，3，5位。或对准2，4，6位，其情形是一样的,关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。,上图是此种六方紧密堆积的前视图,A,第一种将第三层球对准第一层的球,,,,,,,,于是每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式，形成六方紧密堆积。,配位数12同层6，上下层各3,Ⅲ.六方密堆积,六方最密堆积分解图,,,,,,,,,,,此种立方紧密堆积的前视图,A,第四层再排A，于是形成ABCABC三层一个周期。这种堆积方式可划分出面心立方晶胞。,配位数12同层6，上下层各3,Ⅳ.面心立方密堆积,,,,,,,,,ABCABC形式的堆积，为什么是面心立方堆积我们来加以说明。,,,,,,,,面心立方最密堆积分解图,①简单立方堆积,②体心立方堆积体心立方晶胞,③六方密堆积六方晶胞,④面心立方密堆积面心立方晶胞,堆积方式及性质小结,,,,,2.晶胞中金属原子数目的计算平均值,顶点占1/8,棱占1/4,面心占1/2,体心占1,2.晶胞中微粒数的计算,3六方晶胞在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。微粒数为121/621/236,2面心立方在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。微粒数为81/861/24,1体心立方在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。微粒数为81/812,长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献顶----1/8棱----1/4面----1/2心----1,1.右图是钠晶体的晶胞结构，则晶胞中的原子数是.如某晶体是右图六棱柱状晶胞，则晶胞中的原子数是.,练习,2.最近发现一种由某金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，如图所示．顶角和面心的原子是M原子，棱的中心和体心的原子是N原子，它的化学式为,A．B．MNC．D．条件不够，无法写出化学式,,,C,练习,5.合金,1定义把两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质叫做合金。,例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜67、锌33）；青铜是铜和锡的合金（含铜78、锡22）；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。故合金可以认为是具有金属特性的多种元素的混合物。,2合金的特性①合金的熔点比其成分中金属低，高，介于两种成分金属的熔点之间；②具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工性能。,低,练习,A,3.合金有许多特点,如钠-钾合金含钾5080为液体，而钠钾的单质均为固体，据此推测生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是A.生铁B.纯铁C.碳D.无法确定,