苏教版选修三 专题3第1单元 金属键金属晶体 课件（50张）.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 根据金属的用途和日常生活经验 你知道金属有哪些共同的物理性质 金属物理性质 有金属光泽 容易导电 导热 有延展性等 大多数金属都有较高的熔沸点 较大的硬度 一 金属键与金属特性 金属键概念 金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用 金属键 金属键的本质 电性作用 试一试 根据金属的结构 能否解释金属的导电性 导热性 延展性 金属键与金属性质的关系 金属的导电性在金属晶体中 自由电子的运动是没有固定方向的 但在外加电场的作用下 自由电子在金属内部会发生定向移动 从而形成电流 所以金属容易导电 比较离子晶体 金属晶体导电的区别 水溶液或熔融状态下 晶体状态 自由移动的阴 阳离子 自由电子 化学变化 物理变化 导电性增强 导电性减弱 拓展视野超导体 一类急待开发的材料一般说来 金属是电的良好导体 汞的很差 1911年荷兰物理学家h 昂内斯在研究低温条件下汞的导电性能时 发现当温度降到约4k 即 269 时汞的电阻 奇异 般地降为零 表现出超导电性 后又发现还有几种金属也有这种性质 人们将具有超导性的物质叫做超导体 金属的导热性自由电子在运动时经常与金属离子碰撞 引起两者能量的交换 当金属某部分受热时 那个区域里的自由电子能量增加 运动速度加快 通过碰撞 把能量传给金属离子 自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞 从而把能量从温度高的部分传到温度低的部分 从而使整块金属达到相同的温度 金属的延展性当金属受到外力作用时 金属原子之间会发生相对滑动 但不会改变原来的排列方式 弥漫在金属原子间的自由电子可以起到类似润滑剂的作用 所以在各原子层之间发生相对滑动以后 仍保持金属键的作用 因而即使在外力作用下 发生形变也不易断裂 因此 金属都有良好的延展性 金属的延展性 金属键的强弱可用金属的原子化热来衡量 金属的原子化热是指 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 单位 kj mol 影响金属键的因素 观察下表 思考金属的原子化热与什么因素有关 其可能会影响金属的什么性质 结论 金属元素原子的半径越小 单位体积内自由电子的数目越多 金属阳离子所带电荷越多 则金属键越强 金属晶体的硬度越大 熔 沸点越高 同主族金属从上到下 熔沸点 硬度 同周期金属从左到右 熔沸点 硬度 依次降低 依次增大 依次减小 依次升高 例如 熔点na mg al 例如 熔点li na k 汞 熔点 38 72 钨 熔点3380 熔点最低的金属是 熔点最高的金属是 密度最小的金属是 密度最大的金属是 硬度最小的金属是 硬度最大的金属是 延展性最好的金属是 最活泼的金属是 最稳定的金属是 锂 密度0 534克 厘米3 锇 密度22 59克 厘米3 铯 铬 金 铯 金 资料 金属之最 导电性最好的金属是 银 描述金属键的最简单的理论是 电子气 理论 该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的 电子气 这些电子不是专属于某几个特定的金属离子 而是均匀分布于整个晶体中 被所有原子共用 从而把所有的金属原子维系在一起 金属原子则 浸泡 在 电子气 的 海洋 中 拓展视野 金属的分类 按颜色 黑色金属 fecrmn 有色金属 除以上三种金属以外 按密度 轻金属 4 5g cm3namg 重金属 4 5g cm3zncu 按含量 常见金属 femgal 稀有金属 锆 钒 钼 根据以上分类 金属镁 铝属于 金属 有色 轻常见 金属的共性 金属的特点 常温下 单质都是固体 汞 hg 除外 大多数金属呈银白色 有金属光泽 但金 au 色 铜 cu 色 铋 bi 色 铅 pb 色 黄红微红 蓝白 黄铁矿 萤石 水晶 绿色鱼眼石 菱锰矿 1 晶胞 能够反映晶体结构特征的基本重复单元 二 金属晶体 2 金属原子的常见堆积方式 非密置层 这样得到的是简单立方堆积 自然界只有钋 po 采用这种排列 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 密置层 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 下图是此种六方紧密堆积的前视图 a 第一种是将球对准第一层的球 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 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 得到面心立方堆积 配位数12 同层6 上下层各3 abcabc形式的堆积 为什么是面心立方堆积 面心立方最密堆积分解图 镁型 六方堆积 铜型 面心立方堆积 体心立方 简单立方 面心立方 四种堆积方式 最常见的堆积为后三种 六方堆积 3 晶胞中金属原子数目的计算 平均值 均摊法 顶点占1 8 棱占1 4 面心占1 2 体心占1 晶胞内含的原子数 a 1 8 b 1 4 c 1 2 da为位于顶点的原子或离子数 b为位于棱边的原子或离子数 c为位于面上的原子或离子数 d为位于晶胞内的原子或离子数 思考 钠的晶胞里 含多少原子 2 晶胞结构如图所示 则顶点上原子被 个晶胞共有 侧棱上的原子被 个晶胞所共有 顶面棱上的原子被 个晶胞所共有 思考 如果晶胞结构为六棱柱 结果如何 12 6 4 顶端原子一般只计算1 6面上原子一般只计算1 2内部原子一般计算成1若此晶胞所有原子相同 则此晶胞中含6个原子 六方晶胞 拓展 晶胞中原子的配位数计算 配位数 每个金属原子周围距离最近的原子数称为金属晶体原子的配位数 1 简单立方堆积 配位数6 2 体心立方堆积 配位数为8 体心和顶角并无差别 3 六方紧密堆积 镁型 配位数为12 同层6个 上下层各3个 4 面心立方堆积 配位数为12 同层6个 上下层各3个 课堂小结 金属晶体中原子的堆积方式 非密置层 简单立方堆积 体心立方堆积 密置层 六方密堆积 面心立方堆积 三种最常见堆积方式 拓展视野合金 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 合金对应的固体为金属晶体 合金的特点 仍保留金属的化学性质 但物理性质改变很大 熔点比各成份金属的都低 而不是介于两者之间 强度 硬度比成分金属大 机械加工性能更好 1 1183k以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示 1183k以上转变为图2所示结构的基本结构单元 在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同 1 在1183k以下的纯铁晶体中 与铁原子等距离且最近的铁原子数为 个 在1183k以上的