高中化学 3.3 金属晶体课件 新人教版选修3.ppt

第三节金属晶体 1 金属键的定义在金属晶体内部 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 从而把所有的金属原子维系在一起 这种作用称为金属键 金属键 价电子 2 金属键的本质 电子气 理论3 金属键的作用金属晶体硬度的大小 熔沸点的高低与金属键的强弱有关 金属键越强 金属晶体的熔 沸点越 硬度越 4 影响金属键的因素金属元素原子半径越 单位体积内自由移动电子数目越 金属键越强 高 大 小 多 1 二维空间模型金属原子的二维平面放置有 和 两种 其配位数分别为 金属晶体的原子堆积模型 非密置层 密置层 4 6 2 三维空间模型 1 简单立方堆积相邻非密置层原子的原子核在一条直线上堆积 形成的晶胞是一个 每个晶胞含 个原子 这种堆积方式空间利用率低 只有金属 是这种堆积方式 2 体心立方堆积它是另一种非密置层堆积方式 将上层金属填入下层金属原子形成的凹穴中 这种堆积方式比 空间利用率高 如 就是这种堆积方式 立方体 1 钋 简单立方堆积 碱金属 3 六方最密堆积它属于 原子按体心立方堆积方式堆积 方式为 配位数为 空间利用率约为 4 面心立方最密堆积它属于密置层原子按体心立方堆积的另一种堆积方式 方式为 密置层 ababab 12 74 abcabcabc 慎思1 1 金属晶体都是纯净物吗 2 金属导电与电解质溶液导电有什么区别 答案 1 金属晶体包括金属单质及其合金 2 金属导电一般为物理变化 仅仅是自由电子的定向移动 而电解质溶液导电的过程就是其被电解的过程 是化学变化 慎思2 金属晶体采用密堆积的原因是什么 答案 由于金属键没有饱和性和方向性 金属原子能从各个方向互相靠近 从而导致金属晶体最常见的结构形式是堆积密度大 原子配位数高 能充分利用空间 影响金属键的因素 2 一般来说 金属的原子半径越小 价电子数越多 则金属键越强 如对na mg al而言 由于价电子数 al mg na 原子半径 na mg al 故金属键由强到弱为 al mg na 故熔点 na mg al 97 81 645 660 4 硬度 na mg al 又如 a族中 li na k rb cs的价电子数均为1 但原子半径从li至cs依次递增 故其熔点依次递减 180 5 97 81 63 65 38 89 28 40 例1 金属键越强 金属的硬度越大 熔 沸点越高 且据研究表明 一般来说 金属原子半径越小 价电子数目越多 则金属键越强 由此判断下列说法错误的是 a 镁的硬度小于铝b 镁的熔 沸点低于钙c 镁的硬度大于钾d 钙的熔 沸点高于钾 解析答案b 本题考查金属键强弱的判断 解题的关键是明确金属键的强弱与金属物理性质的关系 一般情况下 同类型的金属晶体 金属晶体的熔点由金属阳离子的半径 所带的电荷数共同决定 体验1 下列物质的熔 沸点依次升高的是 a na mg alb na rb csc mg na kd 铝 硅铝合金 单晶硅 答案 a 解析 金属键的强弱与原子半径及价电子数有关 原子半径越小 价电子数越多 金属键越强 a b c中只有a组熔点依次升高 合金的熔点应比单组分都低 d错 故选a 金属晶体的四种堆积模型对比 例2 有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示 有关说法正确的是 a 为简单立方堆积 为镁型 为钾型 为铜型b 每个晶胞含有的原子数分别为 1个 2个 2个 4个c 晶胞中原子的配位数分别为 6 8 8 12d 空间利用率的大小关系为 体验2 已知铜的晶胞结构如图所示 则在铜的晶胞中所含铜原子数及配位数分别为 a 14 6b 14 8c 4 8d 4 12 答案 d 探究原理 1 结构石墨晶体中每个碳原子采取sp2杂化 形成三个sp2杂化轨道 分别与相邻的三个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成 键 六个碳原子在同一平面上形成了正六边形的环 伸展形成无限的平面网状结构 实验探究八石墨晶体的结构 这里c c键的键长为0 142nm 键角为120 每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未杂化的2p轨道 并含有一个未成对电子 这些2p轨道互相平行 并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面 形成遍及整个平面的大 键 这些网络状的平面结构以范德华力结合形成层状的结构 层与层之间的距离为0 335nm 如图所示 因此 石墨晶体不是原子晶体 也不是分子晶体 而是混合键型晶体 2 晶体微粒间的作用碳原子间有共价键 层与层间有范德华力 3 性质 1 导电性 导热性 石墨晶体中 形成大 键的电子可以在整个原子平面上活动 比较自由 相当于金属中的自由电子 类似金属键的性质 所以石墨能导电 导热 并且沿层的平行方向导电性强 这也是晶体各向异性的表现 2 润滑性 石墨层间为范德华力 结合力弱 层与层间可以相对滑动 使之具有润滑性 因而可用作润滑剂 铅笔芯等 问题探究 下表列出了前20号元素的某些元素性质的有关数据 试回答下列问题 1 以上10种元素的原子中 失去核外第一个电子所需能量最少的是 填写编号 2 上述 三种元素中的某两种元素形成的化合物中 每个原子都满足最外层为8电子稳定结构的物质可能是 写分子式 某元素r的原子半径为1 02 10 10m 该元素在元素周期表中位于 若物质na2r3是一种含有非极性共价键的离子化合物 请写出该化合物的电子式 3 元素 的某种单质具有平面层状结构 同一层中的原子构成许许多多的正六边形 此单质与熔融的 的单质相互作用 形成某种青铜色的物质 其中元素 用 表示 原子分布如图所示 该物质的化学式为 思路点拨解本题的关键是对表格中数据的解读