高中化学金属晶体新人教版选修市公开课获奖课件

1、3.3金属晶体第1页第1页教学目的 知识与能力1、理解金属性质和形成原因2、掌握金属键本质“电子气理论”3、能用电子气理论和金属晶体相关知识解释金属性质4、掌握金属晶体四种原子堆积模型教学重点：金属含有共同物理性质解释。金属晶体内原子空间排列方式。金属晶体内原子空间排列方式。教学难点：金属键和电子气理论。金属晶体内原子空间排列方式第2页第2页Ti金属样品第3页第3页1、金属键定义：金属离子和自由电子之间强烈互相作用，叫金属键。（1）金属键成键微粒是金属阳离子和自由电子。（2）金属键存在于金属单质和合金中。（3）金属键没有方向性也没有饱和性。一、金属结构第4页第4页2、金属晶体定义：通过金属离子

2、与自由电子之间较强互相作用形成晶体。 （1）在晶体中，不存在单个分子（2）金属阳离子被自由电子所包围。 第5页第5页金属晶体金属原子自由电子第6页第6页3、电子气理论：典型金属键理论叫做“电子气理论”。它把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来大量自由电子形成可与气体相比拟带负电“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”“海洋”之中。二、金属共同物理性质容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。第7页第7页【讨论1】 金属为何易导电？ 在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子运动是没有一定方向，但在外加电场条件下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，因此金属容易导电。晶体类型离子晶体

3、金属晶体 导电时状态导电粒子水溶液或熔融状态下晶体状态自由移动离子自由电子比较离子晶体、金属晶体导电区别：三、金属晶体结构与金属性质内在联系1、金属晶体结构与金属导电性关系第8页第8页【讨论2】金属为何易导热？ 自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，引起两者能量互换。当金属某部分受热时，那个区域里自由电子能量增长，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属离子。 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部分传到温度低部分，从而使整块金属达到相同温度。2、金属晶体结构与金属导热性关系第9页第9页【讨论3】金属为何含有较好延展性？ 原子晶体受外力作用时，原子间位移必定造成共价键断裂

4、，因而难以锻压成型，无延展性。而金属晶体中由于金属离子与自由电子间互相作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种互相作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。3、金属晶体结构与金属延展性关系第10页第10页4、金属晶体结构含有金属光泽和颜色由于自由电子可吸取所有频率光，然后不久释放出各种频率光，因此绝大多数金属含有银白色或钢灰色光泽。而一些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易吸取一些频率光而呈现较为特殊颜色。当金属成粉末状时，金属晶体晶面取向杂乱、晶格排列不规则，吸取可见光后辐射不出去，因此成黑色。第11页第11页【总结】金属晶体结构与性质关系导电性导热性延展性金属离子和自

5、由电子自由电子在外加电场作用下发生定向移动自由电子与金属离子碰撞传递热量晶体中各原子层相对滑动仍保持互相作用第12页第12页5、影响金属键强弱原因： 金属阳离子所带电荷越多、 离子半径越小，金属键越强。普通情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多， 金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大第13页第13页【思考4】已知碱金属元素熔沸点随原子序数增大 而递减，试用金属键理论加以解释。同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数相同），从上到下，原子（离子）半径依次增大，则单质中所形成金属键依次削弱，故碱金属元素熔沸点随原子序数增大而递减。【思考5】试判断钠、镁

6、、铝三种金属熔沸点和硬度 大小。同周期元素，从左到右，价电子数依次增大，原子（离子）半径依次削弱，则单质中所形成金属键依次增强，故钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度大小顺序是：钠镁铝。第14页第14页资料金属之最熔点最低金属是-汞 -38.87熔点最高金属是-钨 3410密度最小金属是-锂 0.53g/cm3密度最大金属是-锇 22.57g/cm3硬度最小金属是-铯 0.2硬度最大金属是-铬 9.0最活泼金属是-铯最稳定金属是-金延性最好金属是-铂铂丝直径： mm展性最好金属是-金金箔厚： mm第15页第15页金属晶体形成是由于晶体中存在（ ）A.金属离子间互相作用B金属原子间互相作用 C.金属离

7、子与自由电子间互相作用 D.金属原子与自由电子间互相作用金属能导电原因是（ ）A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间 互相作用较弱 B金属晶体中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 练习CB第16页第16页下列叙述正确是（ ）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.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键 D分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其它化学键为何碱金属单质熔沸点从上到下逐步减少，而卤素单质熔沸点从上到下却升高？B练习第17页第17页知识回顾：三种晶体类型与性质比

8、较晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体概念相邻原子之间以共价键相结合而成含有空间网状结构晶体分子间以范德华力相结合而成晶体通过金属键形成晶体作用力构成微粒物理性质熔沸点硬度导电性实例金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅 Ar、S等Au、Fe、Cu、钢铁等共价键范德华力金属键原子分子金属阳离子和自由电子很高很低差别较大很大很小差别较大无（硅为半导体）无导体第18页第18页金属原子在二维空间（平面）上有二种排列方式二、金属晶体原子堆积模型 （a）非密置层（b）密置层 金属晶体能够当作金属原子在三维空间中堆积而成.那么,非密置层在三维空间里堆积有几个方式？请比较不同方式堆积时金属晶体配位数、原子空间利用率、

9、晶胞区分。配位数=4配位数=6思考与交流第19页第19页晶胞形状是什么？含几种原子？第20页第20页配位数：在晶体中，与每个微粒紧密相邻微粒个数空间利用率：晶体空间被微粒占满体积百分数，它用来表示紧密堆积程度第21页第21页1、简朴立方堆积 Po 配位数：空间拥有率：每个晶胞含原子数：6152%第22页第22页2、体心立方堆积-钾型金属晶体堆积方式体心立方堆积 非密置层另一个堆积是将上层金属原子填入下层金属原子形成凹穴中（ IA，VB，VIB）第23页第23页配位数：空间拥有率：每个晶胞含原子数：868%2第24页第24页空间利用率计算例1：计算体心立方晶胞中金属原子空间利用率。 解：体心立方

10、晶胞：中心有1个原子， 8个顶点各1个原子，每个原子被8个 晶胞共享。每个晶胞含有几种原子:1 + 8 1/8 = 2 第25页第25页空间利用率计算设原子半径为r 、晶胞边长为a ，依据勾股定理，得：2a 2 + a 2 = (4r) 2空间利用率 = 晶胞含有原子体积 / 晶胞体积 100% =第26页第26页123456 第二层对第一层来讲最紧密堆积方式是将球对准 1，3，5 位。 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是同样 )123456AB， 关键是第三层。对第一、二层来说，第三层能够有两种最紧密堆积方式。思考：密置层堆积方式有哪些？第27页第27页 下图是此种六方紧密堆积前视图ABA

11、BA 第一个是将第三层球对准第一层球。123456 于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，形成六方紧密堆积。 配位数 。 ( 同层 ，上下层各 。 )12 63第28页第28页 第二种是将第三层球对准第一层 2，4，6 位，不同于 AB 两层位置，这是 C 层。123456123456123456第29页第29页123456此种立方紧密堆积前视图ABCAABC 第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。 得到面心立方堆积。 配位数 。( 同层 ， 上下层各 ) 126 3第30页第30页镁型六方密堆积3、按密置层堆积方式第一个：六方密堆积第31页第31页配位数：空间拥

12、有率：每个晶胞含原子数：1274%2镁型六方密堆积（Be Mg B B B ）第32页第32页4、铜型面心立方按密置层堆积方式第二种：面心立方堆积第33页第33页面心立方 BCA第34页第34页配位数：空间拥有率：每个晶胞含原子数：铜型 面心立方BCA1274%4（B Pb Pd Pt ）第35页第35页第36页第36页例2：求面心立方晶胞空间利用率.解：晶胞边长为a，原子半径为r.由勾股定理： a 2 + a 2 = (4r)2 a = 2.83 r每个面心立方晶胞含原子数目： 8 1/8 + 6 = 4 = (4 4/3 r 3) / a 3 = (4 4/3 r 3) / (2.83 r ) 3 100 % = 74 %空间利用率计算第37页第37页三、金属晶体结构特性：在金属晶体里，金属阳离子有规则地紧密堆积，自由电子几乎均匀分布在整个晶体中，不专属哪几个特定金属离子，而是被许多金属离子共有。四、金属晶体熔点改变规律：（1）金属晶体熔点改变差异较大。如汞在常温下是液体，熔点很低（38.9。C）。而铁等金属熔点很高（1535。