新课程 金属晶体

1、新乡第一中学高二化学备课组新乡第一中学高二化学备课组金属样品金属样品思考思考1:1:从上述金属的应用来看，金属有哪些从上述金属的应用来看，金属有哪些共同的物理性质呢共同的物理性质呢? ? 一、金属共同的物理性质一、金属共同的物理性质 容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等思考思考2:2:金属为什么具有这些共同性质呢金属为什么具有这些共同性质呢? ?二、金属的结构二、金属的结构1 “电子气理论电子气理论”(自由电子理论自由电子理论)金属原子脱落下来的金属原子脱落下来的价电子价电子形成形成遍布整个晶体的遍布整个晶体的“电子气电子气”,被所有被所有原子所共用，从

2、而把所有的原子维原子所共用，从而把所有的原子维系在一起系在一起组成粒子：组成粒子：金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子2 2、金属键：、金属键：金属离子和自由电子之间的强烈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）的相互作用叫做金属键（电子气理论）3 3、金属晶体：、金属晶体：通过金属键结合形成的单质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晶体。金属单质和合金都属于金属晶体微粒间作用力：微粒间作用力：金属键金属键4 4、电子气理论对金属的物理性质的解释、电子气理论对金属的物理性质的解释 在金属晶体中，充满着带负电的在金属晶体中，充满着带负电的“电子气电

3、子气”（自由电子），这些电子气的运动是没有一（自由电子），这些电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下，自由电定方向的，但在外加电场的条件下，自由电子定向运动形成电流，所以金属容易导电。子定向运动形成电流，所以金属容易导电。不同的金属导电能力不同，导电性最强的三不同的金属导电能力不同，导电性最强的三中金属是：中金属是：Ag、Cu、Al金属导电性的解释金属导电性的解释思考：思考：电解质在熔化状态或溶于水能导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？电，这与金属导电的本质是否相同？ “ “电子气电子气”（自由电子）在运动时经常（自由电子）在运动时经常与金属离子碰撞，引起

4、两者能量的交换。当与金属离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的金属某部分受热时，那个区域里的“电子气电子气”（自由电子）能量增加，运动速度加快，通（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。过碰撞，把能量传给金属离子。“电子气电子气”（自由电子）在热的作用下与金属原子频繁（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。的部分，从而使整块金属达到相同的温度。 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对

5、滑动，但不会改变原来的排列方式，弥会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以在各原子层之间发生相对之间润滑剂的作用，所以在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。因此，金属都有力作用下，发生形变也不易断裂。因此，金属都有良好的延展性。良好的延展性。金属延展性的解释金属延展性的解释自由电子自由电子+金属离子金属离子金属原子金属原子错位错位+ + + + + + +4 4、熔点和沸点、熔点和

6、沸点金属的种类很多，金属的种类很多，熔点和沸点相差很大。熔点和沸点相差很大。 一般一般 金属原子价电子越多，原子半径越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，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。晶体的熔沸点就越高，反之越低。思考：思考：为什么碱金属单质的熔沸点从上到下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降低，而卤素单质的熔沸点从上到下却逐渐升高？逐渐升高？思考：思考：钠钠 镁镁 铝三种单质的熔沸点的高铝三种单质的熔沸点的高低，钠低，钠 镁镁 铝三种单质的金属性的强弱铝三种单质的金属性的强弱三、金属

7、晶体的原子堆积模型三、金属晶体的原子堆积模型1 1、几个概念、几个概念 紧密堆积紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒：微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间的空间 配位数配位数：在晶体中与每个微粒紧密相：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数邻的微粒个数 空间利用率空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体：晶体的空间被微粒占满的体积百分数，用它来表示紧密堆积的程度积百分数，用它来表示紧密堆积的程度二维二维平面上的平面上的两种放置方式两种放置方式非密置层和密置层非密置层和密置层非密置层非密置层配位数为配位数为密置层密置层配位数为配位数为三维空间三维

8、空间1、简单立方堆积、简单立方堆积(Po)2、钾型、钾型(碱金属碱金属) 每个晶胞中每个晶胞中只有一个原只有一个原子子 配位数为配位数为6非密置层型非密置层型的两种立体堆积方式的两种立体堆积方式 第二层堆积在第第二层堆积在第一层的凹穴中一层的凹穴中 配位数为配位数为8，利，利用率比上一种增用率比上一种增大大三维空间三维空间3密置层型密置层型的两种立体堆积方式的两种立体堆积方式配位数为配位数为12，空间利用率进一步增大，为最紧密堆积，空间利用率进一步增大，为最紧密堆积123456对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位位 ( 或对准或对准 2，

9、4，6 位，其情形是一样的位，其情形是一样的 )123456AB，三维空间三维空间密置层型密置层型的两种立体堆积方式的两种立体堆积方式关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。有两种最紧密的堆积方式。 下图是此种六方下图是此种六方紧密堆积的前视图紧密堆积的前视图ABABA第三层的堆积方式第三层的堆积方式1123456于是每两层形成一个周期，于是每两层形成一个周期，即即 AB AB AB AB 堆积方式，形堆积方式，形成六方紧密堆积。成六方紧密堆积。 3 3、镁型、镁型将球对准第一层的将球对准第一层的 2，4，6 位，不同于位，不

10、同于 AB 两层的位置，两层的位置，这是这是 C 层。层。123456123456123456第三层的堆积方式第三层的堆积方式2123456此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC第四层再排第四层再排 A，于是形成，于是形成 ABC ABC 三层一个周期三层一个周期 配位数配位数 12 。( 同层同层 6， 上下层各上下层各 3 ) BCAABCAABCABABAMg型Cu型配位数均为12A2A2型型 钾型钾型 体心立方体心立方 bcpbcpA3A3型型 镁型镁型 六方晶胞六方晶胞 hcphcpA1A1型型 铜型铜型 面心立方面心立方 ccpccp简单立简单立方钋型方钋型Po (钋)知识拓展石墨知识拓展石墨石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，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。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。存在很强的共价键，故熔沸点很高。石墨为混合型晶体石墨为混合型晶体。1 1下列有关金属元素特征的叙述中正确的是下列有关