人教版化学选修三第三章第三节金属晶体精美课件.ppt

3.3金属晶体,教学目标,1、了解金属的性质和形成原因2、掌握金属键的本质“电子气理论”3、能用电子气理论和金属晶体的有关知识解释金属的性质4、掌握金属晶体的四种原子堆积模型,Ti,金属样品,一、金属共同的物理性质,导电、导热、延展性、金属光泽等。,思考2：金属为什么具有这些共同性质呢?,二、金属的结构,问题：构成金属晶体的粒子有哪些？,思考1:从上述金属的应用来看，金属有哪些共同的物理性质呢?,1.“电子气理论”(自由电子理论)金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的“电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。,组成粒子：,金属阳离子和自由电子,2、金属键：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用叫做金属键（电子气理论）,3、金属晶体：通过金属键结合形成的单质晶体。金属单质和合金都属于金属晶体,微粒间作用力：,金属键,特征：金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特殊形式的化学键，这种键既没有方向性，也没有饱和性，成键电子可以在金属中自由流动，使金属呈现特有的属性。强弱判断:阳离子所带电荷多（即原子的价电子越多）、半径小，金属键强。,金属晶体熔、沸点金属原子价电子越多，原子半径越小，金属离子与自由电子的作用力就越强，晶体的熔沸点就越高，反之越低。,思考3：为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低，而卤素单质的熔沸点从上到下却逐渐升高？,【讨论1】金属为什么易导电？在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。不同的金属导电能力不同，导电性最强的三种金属是：Ag、Cu、Al,三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系,水溶液或熔融状态下,晶体或熔融状态,自由移动的离子,自由电子,思考4：电解质在熔化状态或溶于水能导电，这与金属导电的本质是否相同？,化学变化,物理变化,增强,减弱,【讨论2】金属为什么易导热？,金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传导到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。,【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。,金属的延展性,1、金属晶体的形成是因为晶体中存在（）A.金属离子间的相互作用B金属原子间的相互作用C.金属离子与自由电子间的相互作用D.金属原子与自由电子间的相互作用,C,练习,2金属能导电的原因是（）A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱B金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动C金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动D金属晶体在外加电场作用下可失去电子,B,3、下列叙述正确的是（）A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子B原子晶体中只含有共价键C.分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键,B,资料,金属之最,熔点最低的金属是-,汞,熔点最高的金属是-,钨,密度最小的金属是-,锂,密度最大的金属是-,锇,硬度最小的金属是-,铯,硬度最大的金属是-,铬,最活泼的金属是-,铯,最稳定的金属是-,金,延性最好的金属是-,铂,展性最好的金属是-,金,不同的金属在某些性质方面，如密度、硬度、熔点等又表现出很大差别。这与金属原子本身、晶体中原子的排列方式等因素有关。,四、金属晶体的密堆积结构,思考：,1、金属原子在形成晶体时有几种堆积方式？,金属晶体的原子平面堆积模型,（a）非密置层（b）密置层,哪种排列方式圆球周围剩余空隙最小？,1、简单立方堆积（Po）,金属晶体的原子空间堆积模型1,（1）.简单立方堆积：,金属晶体基本构型,非最紧密堆积，空间利用率低（52%）,配位数是个.,只有金属（Po）采取这种堆积方式,2、体心立方堆积（IA，VB，VIB）,金属晶体的原子空间堆积模型2,钾型,-体心立方堆积：,这种堆积晶胞是一个体心立方，每个晶胞每个晶胞含个原子，空间利用率不高（68%），属于非密置层堆积，配位数为，许多金属（如Na、K、Fe等）采取这种堆积方式。,1,2,3,4,5,6,7,8,简单立方堆积,钾型体心立方,由非密置层一层一层堆积而成,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。,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),3、镁型,六方密堆积,镁型（立方紧密堆积）,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,这种堆积晶胞空间利用率高（74%），属于最密置层堆集，配位数为，许多金属（如Mg、Zn、Ti等）采取这种堆积方式。,此种立方紧密堆积的前视图,A,第四层再排A，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),4、面心立方:铜型,镁型,铜型,金属晶体的两种最密堆积方式,2.配位数：,每个小球周围距离最近的小球数,简单立方堆积：,体心立方堆积：,六方紧密堆积：,面心立方紧密堆积：,6,8,12,12,面心立方最密堆积,堆积方式及性质小结,简单立方堆积,体心立方密堆积,六方最密堆积,面心立方,六方,体心立方,简单立方,74%,74%,68%,52,12,12,8,6,Cu、Ag、Au,Mg、Zn、Ti,Na、K、Fe,Po,三、金属晶体的四种堆积模型对比,阅读课文资料卡片，并填写下表,金属晶体的四中堆积模型对比,石墨是层状结构的混合型晶体,（1）石墨为什么很软？,混合型晶体石墨,（2）石墨的熔沸点为什么很高？,石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。,石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。所以，石墨称为混合型晶体。,石墨晶体结构模型,石墨晶体结构