化学课件-金属的物理性质

第四章几种重要的金属 金属的物理性质 学习要求 了解金属的物理性质及其与金属晶体结构的关系 掌握金属元素在周期表中的位置及金属元素的原子结构特征 了解金属的冶炼原理及合金的性质 金属简介 1 金属元素在周期表中的位置 金属元素集中在元素周期表左下方 共有85种金属包括部分主族元素 所有副族和 族元素 2 金属元素的原子结构特征 金属原子的最外层电子数一般少于4 金属元素的原子半径比同周期的非金属原子半径大 稀有气体除外 所以金属原子易失电子形成金属阳离子 3 金属的分类 金属 冶金工业分 黑色金属 铁 铬 锰 有色金属 除铁 铬 锰以外的金属 按密度分 重金属 密度4 5g cm3以上 轻金属 密度4 5g cm3以下 按接触概率分 常见金属 如铁 铝 稀有金属 如锆 铌 铜等 注意 黑色金属和有色金属并非指这些金属的真正颜色 铁 铬 锰并非黑色 铁是银白色金属其余大多数金属的颜色都是银白色 有色金属也并非都有特殊的颜色 金铜为深黄色 其余金属一般为银白色 而金属的粉末则一般为黑色 4 金属的晶体结构 金属晶体是由金属离子和自由电子构成 金属原子的价电子少 容易离开金属原子的电子层 使金属形成阳离子 这些离开电子层的电子 在金属晶体中作不规则的自由运动 所以把这些电子又叫自由电子 由于电子带负电 金属阳离子带正电 使自由电子与金属离子间产生一种强大的作用力 这种作用力叫金属键 由于金属键的作用 使金属离子堆积成晶体 这种晶体叫金属晶体 金属常见的结构 1 配位数为8的体心立方晶格 2 配位数为12的面心立方紧密堆积晶格 3 配位数为12的六方紧密堆积晶格 紧密堆积 是指金属晶体以圆球状的金属原子一个挨着一个地堆积在一起 这些圆球状原子在空间的排列形式是使一定体积的晶体内含有最多数目的原子 问题 物质晶体分哪几种类 各由什么微粒构成 通过什么作用力而构成 5 金属的物理性质 金属晶体与其他晶体相比较 有如下几点特性 1 导电性 2 传热性 3 延展性 4 熔点一般较高 产生这些特性的根本原因是金属晶体中有自由电子 1 导电性 思考 怎样解释金属的导电性 自由电子在金属晶体中作不规则不定向运动 当金属接触外电源时 电源的电子产生一种推力 电压 把不定向运动的电子沿着一个方向移动 大量电子作定向运动就产生了电流 凡是能导电的晶体 其中必有自由电子 自由电子越多 越容易移动 导电性越强 2 传热性 思考 怎样解释金属的传热性 金属晶体中的自由电子在晶体中作不规则的运动 不停地碰撞金属离子如果晶体的某一端受热 则自由电子碰撞时就把能量传给了自由电子 获得能量的电子在碰撞其他金属离子时又把能量传给了其他金属离子 如此下去 自由电子就把热能从金属的一端传到了另一端 3 延展性 思考 怎样解释金属的延展性 金属的延展性与金属的传热性 导电性是一致的 传热导电性愈强则延展性愈强 金属的延展性也是由金属晶体中的自由电子造成 大量的电子在金属晶体中离子之间运动 使金属离子分成层面 自由电子好象滑轮一样 使金属晶体在外力作用下层层滑动 但又未破坏金属键的作用 使晶体只是变形但不断裂 4 熔点一般较高 金属的熔点一般较高 是因为金属键较强 要破坏金属键需较多的能量 补充 金属的熔沸点 硬度比较 金属晶体中微粒间的作用决定于金属的离子半径和离子所带的电荷离子半径越小 金属间作用力越强 熔沸点越高离子电荷越高 金属间作用力越强 熔沸点越高通过以上方法比较镁和铝的熔沸点高低和硬度大小 金属的冶炼 多数金属矿石含有杂质必须提炼 提炼金属的步骤如下 第一步 矿石的富集 除杂 提高矿石的有用成分 第二步 冶炼 在一定条件下用还原剂把矿石中的金属阳离子还原成金属单质 第三步 精炼 采用一定的方法 提炼纯金属 金属冶炼的方法 1 热分解法 H后不活泼的金属氧化物 2HgO 2Hg O2 2 热还原法 较活泼金属的冶炼 MgO C Mg CO 高温 3 电解法 活泼的金属的冶炼K Na Ca Al 2Al2O3 2Al 3O2 电解 合金 定义 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 性质 不是组成合金各金具有属性质的总和 而是具有比各金属的成分更优良的性质 1 合金的熔点一般比它的各成分金属的低 2 合金的硬度一般比它的各成分金属的大 3 合金的化学性质也与各成分的金属不同 常见合金 镁铝合金 硬铝 钛铝合金 合金钢 锰钢 黄铜 青铜 钛合金 金合金等 练习 正确描述金属通性的是 A 具有金属光泽B 易导电 导热C 具有高的熔点D 具有强的还原性 2 含有离子的晶体有 A 离子晶体B 分子晶体C 原子晶体D 金属晶体3 下列金属晶体中自由电子与金属离子间作用最弱的是 NaB KC M