专题3-第一单元-金属键和金属晶体课件

9/30/2023专题3第一单元金属键金属晶体7/23/2023专题3第一单元金属键金属晶体1Ti常见金属样品Ti常见金属样品23、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：ρ<4.5g/cm3NaMg重金属：ρ>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3、金属的分类：按颜色：黑色金属：FeCrMn有色金32.金属元素在周期表中的位置

及原子结构特征2.金属元素在周期表中的位置

及原子结构特征4专题3-第一单元-金属键和金属晶体课件5专题3-第一单元-金属键和金属晶体课件64、金属元素在周期表中的位置金属元素分布在周期表中的————方和——部，分别分布在除——族以外的各主、副族中。金属原子最外层电子数大部分小于——，但是等于4的有—————、5的有————、6的有——————。4、金属元素在周期表中的位置金属元素分布在7二.金属键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.1.定义：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。2.形成成键微粒:金属阳离子和自由电子存在:金属单质和合金中3.方向性:无方向性4.作用:金属键

可见,金属晶体跟原子晶体一样,是一种“巨分子”.金属键的强度差别很大。二.金属键1.定义：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。84.金属的共性:金属单质在化学反应中只作还原剂,在化合物中金属元素只显正价具有金属光泽,能导电,导热,具有良好的延展性,金属的这些共性是与金属晶体中的化学键和金属原子的堆砌方式所导致的（1）导电性（2）导热性（3）延展性

4.金属的共性:金属单质在化学反应中只作还原剂,在化合物中金9

金属晶体中,充满着带负电的“电子气”(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,导电性最强的三中金属是：Ag、Cu、Al金属导电性的解释晶体类型离子晶体金属晶体导电时的状态导电粒子水溶液或熔融状态下晶体状态自由移动的离子自由电子比较离子晶体、金属晶体导电的区别：金属晶体中,充满着带负电的“电子气”(自由电子)10

“电子气”(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“电子气”(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.“电子气”（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。⑵金属导热性的解释“电子气”(自由电子)在运动时经常与金属离子碰撞,引11晶体类型电解质金属晶体导电时的状态导电粒子导电时发生的变化导电能力随温度的变化水溶液或

熔融状态下晶体状态自由移动的离子自由电子化学变化物理变化增强减弱晶体类型电解质金属晶体导电时的状态导电粒子导电时发生的变化12

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.当金属受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生相对滑动,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。金属延展性的解释自由电子+金属离子金属原子错位+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相134.金属晶体结构具有金属光泽和颜色

由于自由电子可吸收所有频率的光,然后很快释放出各种频率的光,因此绝大多数金属具有银白色或钢灰色光泽.而某些金属[金(Au)黄色,铜(Cu)红色,铋(Bi)微红色,铅(Pb)蓝白色]由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色.当金属成粉末状时,金属晶体的晶面取向杂乱、晶格排列不规则,吸收可见光后辐射不出去,所以成黑色.导电性导热性延展性金属离子和自由电子自由电子在外加电场的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相互作用小结:金属晶体的结构与性质的关系4.金属晶体结构具有金属光泽和颜色由于自由14金属晶体熔点变化规律1.金属晶体熔点变化较大，与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子之间的金属键的强弱有密切关系．熔点最低的金属：汞（常温时成液态）熔点很高的金属：钨（3410℃）铁的熔点：1535℃2.一般情况下，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.但金属性越弱如：KNaMgAlLiNaKRbCs﹥﹥﹥﹥﹤﹤﹤金属晶体熔点变化规律1.金属晶体熔点变化较大，熔点最低的金属155.金属的特性注：金属的熔点硬度和金属键的强弱有关，金属键的强弱又可以用原子化热来衡量。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。部分金属的原子半径、原子化热和熔点金属NaMgAlCr原子外围电子排步3s13s23s23p13d54s1原子半径/pm186160143.1124.9原子化热/KJ*mol-1108.4146.4326.4397.5熔点/℃97.565066019005.金属的特性注：金属的熔点硬度和金属键的强弱有关，金属键的166.影响金属键强弱的因素（1）金属元素的原子半径（2）单位体积内自由电子的数目如:同一周期金属原子半径越来越小,单位体积内自由电子数增加,故熔点越来越高,硬度越来越大;同一主族金属原子半径越来越大,单位体积内自由电子数减少,故熔点越来越低,硬度越来越小。

金属键强弱判断也可参考:阳离子所带电荷多、半径小－金属键强，熔沸点高。

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.6.影响金属键强弱的因素（1）金属元素的原子半径金属17I.有自由电子存在,是良好的导体;II.自由电子与金属离子碰撞传递热量,具有良好的传热性能;III.自由电子能够吸收可见光并能随时放出,使金属不透明,且有光泽;IV.等径圆球的堆积使原子间容易滑动,所以金属具有良好的延展性和可塑性;V.金属间能“互溶”,易形成合金。

总结I.有自由电子存在,是良好的导体;总结18资料金属之最熔点最低的金属是--------汞[-38.87℃]熔点最高的金属是--------钨[3410℃]密度最小的金属是--------锂[0.53g/cm3]密度最大的金属是--------锇[22.57g/cm3]硬度最小的金属是--------铯[0.2]硬度最大的金属是--------铬[9.0]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[铂丝直径：mm]展性最好的金属是--------金[金箔厚：mm]资料金属之最熔点最低的金属是--------汞[-38.8191.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B1.金属晶体的形成是因为晶体中存在()C练习2.金属203.金属的下列性质中,不能用金属的电子气理论加以解释的是()A.易导电B.易导热C.有延展性D.易锈蚀D4.金属具有延展性的原因是()A.金属原子半径都较大,价电子较少B.金属受外力作用变形时,金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用C.金属中大量自由电子受外力作用时运动速度加快D.自由电子受外力作用时能迅速传递能量B5.判断下列说法错误的是（）A.镁的硬度大于铝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

AB

3.金属的下列性质中,不能用金属的电子气理论加以解释D4216.不仅与金属的晶体结构有关,而且与金属原子本身的性质有关的是金属的()A.导电性B.导热性C.密度D.熔点8.下列叙述中,一定是金属元素的是()

A.最外层只有一个电子B.在反应中很容易失去电子C.具有金属光泽的单质D.核外最外电子层有1-2个电子

7.某晶体不导电,在熔融状态下能被电解,则该晶体是A.分子晶体B.原子晶体C.离子晶体D.金属晶体9.下列叙述的各项性质中,不属于金属的通性的是()A.导电、导热性B.延展性C.光亮而透明D.熔点都很高

10.与金属的导电性和导热性有关的是()A.原子半径大小B.最外层电子数的多少C.金属的活泼性D.自由电子

6.不仅与金属的晶体结构有关,而且与金属原子本身的8.下列叙2211.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.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,不含有其他化学键B12.下列有关金属元素特征的叙述中正确的是()A.金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性

B.金属元素在化合物中一定显正价C.金属元素在不同化合物中的化合价均不同D.金属单质的熔点总是高于分子晶体B13.关于ⅠA族和ⅡA族元素的下列说法中正确的是()A.同一周期中,ⅠA族单质的熔点比ⅡA族的高B.浓度都是0.01mol/L时,KOH溶液的pH比Ba(OH)2的小C.氧化钠的熔点比氧化镁的高D.加热时碳酸钠比碳酸镁易分解B11.下列叙述正确的是（）B12.下列有关金属元素2315.有A、B、C三种元素.已知①4gA元素的单质与水作用,标况下放出H22.24L,反应中有1.204×1023个电子发生转移。②B元素可与A形成AB2型的离子化合物,且知A、B的离子具有相同的核外电子排布.③元素C的气态氢化物可与其最高价氧化物的水化物发生非氧化还原反应生成盐,1mol该盐含42个电子.据此填写下列空白：

(1)元素符号：A_______，B_______，C______。

(2)用电子式表示C的气态氢化物的形成过程________；它与B的气态氢化物反应时有___________现象发生，生成物的电子式___________，它属于___________晶体。14.关于晶体的下列说法正确的是（）

A.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低A15.有A、B、C三种元素.已知①4gA元素的单质与水作用,24三.金属晶体1.晶体(1)定义:通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。(2)其结构特征是内部的微粒在三维空间的排布具有特定的周期性,即隔一定距离重复出现。(3)晶体形成的途径a.熔融态物质凝固。b.气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。c.溶质从溶液中析出。晶体离子型晶体

原子型晶体

分子型晶体

金属型晶体

混合型晶体(4)分类三.金属晶体1.晶体a.熔融态物质凝固。晶体离子型晶体原子25(5)晶体的宏观特征1)均匀性、对称性(微粒排列的周期性)2)自发地形成多面体外形3)晶体具有明显确定的熔点4)晶体对X射线的衍射5)各向异性(6)各向异性（举例说明）1)石墨在与层平行的方向上具有导电性，而在与层垂直的方向上就不具有导电性。2)在水晶的柱面上涂一层蜡,用红热的针接触蜡面中央,蜡熔化呈椭圆形而不呈圆形,这是由于水晶柱面长轴方向与短轴方向传热速度不同。3)从不同方向观察红宝石或蓝宝石,会发现宝石的颜色不同,这是由于方向不同,晶体对光的吸收性质不同.(5)晶体的宏观特征1)均匀性、对称性(微粒排列的周期性)(26晶体与非晶体的本质差异说明：晶体自范性的本质：是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。晶体自范性的条件之一：生长速率适当。自范性微观结构晶体有(能自发呈现多面体外形)原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体没有(不能自发呈现多面体外形)原子排列相对无序晶体与非晶体的本质差异说明：自范性微观结构晶体有(能自2728

2.2Crystal&non-crystal非晶体晶体

原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律呈周期性地排列构成的固体

原子、分子或离子无规则地堆积在一起所形成的固体石英玻璃石英晶体（SiO2）周期性282.2Crystal&non-crystal非晶28二﹑晶胞蜂巢与蜂室铜晶体铜晶胞晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻然而蜂巢是有形的,晶胞是无形的,是人为划定的。1.晶胞:能够反映晶体结构特征的基本重复单元二﹑晶胞蜂巢与蜂室铜晶体铜晶胞晶体与晶胞的关系可用蜂29铜晶体铜晶胞铜晶体铜晶胞30晶体结构晶胞示意图晶体结构晶胞示意图31专题3-第一单元-金属键和金属晶体课件32NaCl晶体结构和晶胞思考与交流:1.上述铜晶体、金刚石、CO2晶体、NaCl晶体的晶胞的空间构形呈什么形状？2.在上述晶体中,晶胞是如何排列的？晶胞之间是否存在空隙？CO2晶胞NaCl晶体结构和晶胞思考与交流:CO2晶胞33平行六面体无隙并置2、特点：晶胞都是平行六面体.晶胞在晶体中“无隙并置”.平行六面体无隙并置2、特点：晶胞都是平行六面体.晶胞在晶体中34晶体结构中具有代表性的最小重复单位，称为晶胞。晶体是由晶胞并置堆砌而成晶体结构中具有代表性的最小重复单位，称为晶胞。晶体是由晶胞并35专题3-第一单元-金属键和金属晶体课件36SiOSiO37平移对称性示意图晶胞的本质属性：平移性平移对称性示意图晶胞的本质属性：平移性38专题3-第一单元-金属键和金属晶体课件39三种典型立方晶体结构体心立方简单立方面心立方三种典型立方晶体结构体心立方简单立方面心立方40密堆积的定义:密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中,原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于相互配位数高,能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。密堆积方式因充分利用了空间,而使体系的势能尽可能降低,而结构稳定。3.原子的密堆积方式

原子和离子都具有一定的有效半径,因而可以看成是具有一定大小的球体.在金属晶体和离子晶体中,金属键和离子键没有方向性和饱和性.因而,金属原子之间或者粒子之间的相互结合,在形式上可以看作是球体间的相互堆积。密堆积的定义:密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力等41金属晶体原子平面排列方式有几种？A143213642A5四.金属晶体的堆积模型(晶胞)思考:上述两种方式中,与一个原子紧邻的原子数分别是多少?哪一种放置方式对空间的利用率较高?(圆球队周围剩余空隙最小)行列对齐四球一空行列相错三球一空(最紧密排列)密置层(非最紧密排列)非密置层配位数为４配位数为６金属晶体原子平面排列方式有几种？A143213642A5四.42上下对齐简单立方四.金属晶体的堆积模型(晶胞)2.金属原子的常见空间堆积方式非密置层堆积情况1:(1)立方堆积(例Po[仅有])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.上下对齐简单立方四.金属晶体的堆积模型(晶胞)2.金属原子43专题3-第一单元-金属键和金属晶体课件44体心立方四.金属晶体的堆积模型(晶胞)2.金属原子的常见空间堆积方式非密置层层层堆积情况2：

（2)体心立方堆积(例K、Na、Cr、Fe)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。（IA，VB，VIB）体心立方四.金属晶体的堆积模型(晶胞)2.金属原子的常见空间45四.金属晶体的堆积模型(晶胞)2.金属原子的常见空间堆积方式（3）面心立方堆积（例Au、Ag、Cu、Al）立方面心四.金属晶体的堆积模型(晶胞)2.金属原子的常见空间堆积方式46123456

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)123456AB，

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。123456第二层对第一层来讲最47

下图是此种六方紧密堆积的前视图ABABA

第一种是将球对准第一层的球。123456

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)下图是此种六方ABABA第一种是将球对准48六方最密堆积分解图即ABAB堆积方式形成六方紧密堆积.实例:镁、锌、钛等六方最密堆积分解图即ABAB堆积方式形成六方紧密堆积.实例:49

第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的2，4，6位，不同于AB两层的位置，这是C层。123456123456123456第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的50123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC

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)123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC51BCA

ABCABC形式的堆积，为什么是面心立方堆积？我们来加以说明。BCAABCABC形式的堆积，为什么52面心立方最密堆积分解图即ABCABC堆积方式形成面心立方紧密堆积。实例：金、银、铜、铝

面心立方最密堆积分解图即ABCABC堆积方式形成面心立方紧密53镁型，六方堆积铜型，面心立方堆积镁型，六方堆积铜型，面心立方堆积54专题3-第一单元-金属键和金属晶体课件55专题3-第一单元-金属键和金属晶体课件56专题3-第一单元-金属键和金属晶体课件57专题3-第一单元-金属键和金属晶体课件58专题3-第一单元-金属键和金属晶体课件59立方面心立方体心简单立方简单立方(钾型)体心立方密堆积镁型(六方最密堆积)(铜型)六方最密堆积立立简单简单立方(钾型)镁型(铜型)60晶胞的堆积方式金属晶体是由若干个能够反映晶体结构特征的单元——

排列形成的.不同的金属,晶胞在其内部有不同的排列方式,一般可以分为三类。(1)六方堆积类型：常见金属如：镁、锌、钛等。(2)面心立方堆积类型：常见金属如：金、银、铜、铝等。(3)体心立方体堆积类型：常见金属如：钠、钾、铬、钼等。晶胞晶胞的堆积方式金属晶体是由若干个能够反映晶体结构特征的单元—61五.金属晶体的简单计算1.配位数:与一个原子距离最近的原子个数2.确定一个晶胞中含有的金属原子的个数3.晶体的空间利用率4.金属晶体的密度晶胞中金属原子数目的计算(平均值)顶点占1/8棱占1/4面心占1/2体心占1五.金属晶体的简单计算1.配位数:与一个原子距离最近的原子个62（1）简单立方堆积配位数：6一个晶胞中的原子个数：1空间利用率（1）简单立方堆积配位数：6一个晶胞中的原子个数：1空间利用63（2）体心立方堆积配位数：8晶胞中的原子个数：2空间利用率：（2）体心立方堆积配位数：864(3)面心立方堆积配位数：12空间占有率：74%每个晶胞含原子数：4(3)面心立方堆积配位数：12空间占有率：74%每个晶胞含原65堆积模型采纳这种堆积的典型代表配位数晶胞镁型(hcp)MgZnTi12简单立方Po6钾型(bcp)NaKFe8铜型(ccp)CuAgAu12总结思考：4中模型单位体积容纳原子数大小关系？52%68%74%74%空间利用率堆积模型采纳这种堆积的典型代表配位数晶胞镁型MgZnTi66体心：1面心：1/2顶点：1/8棱边：1/4晶胞对质点的占有率的计算体心：1面心：1/2顶点：1/8棱边：1/4晶胞对质点的占有67学与问：NaZnI2CNa：8×+1=2Zn：8×+1=2I2:C:(8×+6×)×2

=88×+6×+4=8学与问：NaZnI2CNa：8×+1=2Zn：8×685.合金(1)定义：把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。(2)特点①合金的熔点比其成分中金属(低,高,介于两种成分金属的熔点之间；)②具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工性能。低5.合金(1)定义：把两种或两种以上的金属(或金属与非69为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢

纯金属内,所有原子的大小和形状都是相同的,原子的排列十分规整.而合金中加入了其他元素或大或小的原子,改变了金属原子有规则的层状排列,使原子层之间的相对滑动变得困难.因此合金比纯金属延展性要差.为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢纯金70例1右图是金属铝晶体结构的示意图已知：金属铝的密度为2.7g·cm-3。求：紧邻的铝原子之间的距离。例2右图是金属铁晶体结构的示意图已知：金属铁的密度为7.8g·cm-3。求：紧邻的铁原子之间的距离。

宏观性质与微观结构的联系例1右图是金属铝晶体结构的示意图已知：金属铝的密度为2.71

aarrorr提示：数