黑龍江省虎林市高中化學(xué) 第三節(jié)《金屬晶體》課件2 新人教版選修3.ppt

金屬晶體 ti 金屬樣品 一 金屬共同的物理性質(zhì) 容易導(dǎo)電 導(dǎo)熱 有延展性 有金屬光澤等 金屬為什么具有這些共同性質(zhì)呢 二 金屬的結(jié)構(gòu) 問(wèn)題 構(gòu)成金屬的粒子有哪些 組成粒子 金屬陽(yáng)離子和自由電子 金屬離子和自由電子之間的較強(qiáng)作用 金屬鍵 有陽(yáng)離子而無(wú)陰離子 是金屬獨(dú)有的特性 作用力 金屬單質(zhì)中不存在單個(gè)分子或原子 金屬晶體 通過(guò)金屬鍵作用形成的單質(zhì)晶體 常溫下 絕大多數(shù)金屬單質(zhì)和合金都是金屬晶體 但汞除外 因汞在常溫下呈液態(tài) 金屬晶體的熔沸點(diǎn)差別較大 金屬鍵的特征 自由電子可以在整塊金屬中自由移動(dòng) 因此金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性 金屬鍵 金屬鍵的本質(zhì) 電子氣理論 自由電子理論 金屬原子脫落來(lái)的價(jià)電子形成遍布整個(gè)晶體的 電子氣 被所有原子所共用 從而把所有的原子維系在一起 討論1 金屬為什么易導(dǎo)電 在金屬晶體中 存在著許多自由電子 這些自由電子的運(yùn)動(dòng)是沒(méi)有一定方向的 但在外加電場(chǎng)的條件下自由電子就會(huì)發(fā)生定向運(yùn)動(dòng) 因而形成電流 所以金屬容易導(dǎo)電 導(dǎo)電性隨溫度升高而降低 三 金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系 1 金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系 討論2 金屬為什么易導(dǎo)熱 自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬離子碰撞 引起兩者能量的交換 當(dāng)金屬某部分受熱時(shí) 那個(gè)區(qū)域里的自由電子能量增加 運(yùn)動(dòng)速度加快 通過(guò)碰撞 把能量傳給金屬離子 金屬容易導(dǎo)熱 是由于自由電子運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬離子碰撞把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分 從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度 2 金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系 討論3 金屬為什么具有較好的延展性 原子晶體受外力作用時(shí) 晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng) 但不會(huì)改變?cè)瓉?lái)的排列方式 彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤(rùn)滑劑的作用 所以在各原子層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)之后 金屬鍵未被破壞 仍可保持這種相互作用 因而即使在外力作用下 發(fā)生形變也不斷裂 因此 金屬有良好的延展性 3 金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系 熔化時(shí)破壞的作用力 金屬鍵 金屬陽(yáng)離子半徑越小 所帶電荷數(shù)越多 金屬鍵越強(qiáng) 熔沸點(diǎn)越高 硬度越大 練習(xí) 下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 a 鎂的硬度大于鋁b 鎂的熔沸點(diǎn)低于鈣c 鎂的硬度大于鉀d 鈣的熔沸點(diǎn)高于鉀 ab 練習(xí) 下列四中有關(guān)性質(zhì)的描述 可能是金屬晶體的是 a 有分子間作用力結(jié)合而成 熔點(diǎn)很低b 固體或熔融態(tài)易導(dǎo)電 熔點(diǎn)較高c 由共價(jià)鍵結(jié)合成網(wǎng)狀晶體 熔點(diǎn)很高d 固體不導(dǎo)電 熔融態(tài)也不導(dǎo)電 但溶于水后能導(dǎo)電 b 知識(shí)回顧 三種晶體類型與性質(zhì)的比較 共價(jià)鍵 范德華力 金屬鍵 原子 分子 金屬陽(yáng)離子和自由電子 很高 很低 差別較大 很大 很小 差別較大 無(wú) 硅為半導(dǎo)體 無(wú) 導(dǎo)體 相鄰原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合而成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體 分子間以范德華力相結(jié)合而成的晶體 通過(guò)金屬鍵形成的晶體 金剛石 二氧化硅 晶體硅 碳化硅 ar s等 au fe cu 鋼鐵等 為什么堿金屬單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下逐漸降低 而鹵素單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下卻升高 練習(xí) 資料 金屬之最 熔點(diǎn)最低的金屬是 汞 熔點(diǎn)最高的金屬是 鎢 密度最小的金屬是 鋰 密度最大的金屬是 鋨 硬度最小的金屬是 銫 硬度最大的金屬是 鉻 最活潑的金屬是 銫 最穩(wěn)定的金屬是 金 延性最好的金屬是 鉑 展性最好的金屬是 金 三 金屬晶體的原子堆積模型 由于金屬鍵沒(méi)有方向性 每個(gè)金屬原子中的電子分布基本是球?qū)ΨQ的 所以可以把金屬晶體看成是由直徑相等的圓球的三維空間堆積而成的 1 理論基礎(chǔ) 堆積原理 組成晶體的金屬原子在沒(méi)有其他因素影響時(shí) 在空間的排列大都遵循緊密堆積原理 這是因?yàn)榻饘冁I沒(méi)有方向性 因此都趨向于使金屬原子吸引更多的其他原子分布于周圍 并以緊密堆積方式降低體系的能量 使晶體變得比較穩(wěn)定 緊密堆積 微粒之間的作用力 使微粒間盡可能的相互接近 使它們占有最小的空間 空間利用率 空間被晶格質(zhì)點(diǎn)占據(jù)的百分?jǐn)?shù) 用來(lái)表示緊密堆積的程度 配位數(shù) 在密堆積中 一個(gè)原子或離子周圍距離最近且相等的原子或離子的數(shù)目 2 二維堆積 i型 ii型 配位數(shù)為4 配位數(shù)為6 密置層 非密置層 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 1 簡(jiǎn)單立方堆積 4 金屬晶體基本構(gòu)型 非密置層堆積 空間利用率低 52 配位數(shù)是個(gè) 只有金屬 po 采取這種堆積方式 6 2 鉀型 體心立方堆積 這種堆積晶胞是一個(gè)體心立方 每個(gè)晶胞每個(gè)晶胞含個(gè)原子 空間利用率不高 68 屬于非密置層堆積 配位數(shù)為 許多金屬 如na k fe等 采取這種堆積方式 2 8 第二層對(duì)第一層來(lái)講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)1 3 5位 或?qū)?zhǔn)2 4 6位 其情形是一樣的 關(guān)鍵是第三層 對(duì)第一 二層來(lái)說(shuō) 第三層可以有兩種最緊密的堆積方式 思考 密置層的堆積方式有哪些 金屬晶體的兩種最密堆積方式 鎂型和銅型 3 鎂型和銅型 鎂型 銅型 鎂型 第三層的另一種排列方式 是將球?qū)?zhǔn)第一層每一個(gè)球 于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期 即abab堆積方式 鎂型 六方最密堆積 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 這種堆積晶胞空間利用率高 74 屬于密置層堆積 配位數(shù)為 許多金屬 如mg zn ti等 采取這種堆積方式 12 銅型 第三層的另一種排列方式 是將球?qū)?zhǔn)第一層的2 4 6位 不同于ab兩層的位置 這是c層 4 銅型 面心立方最密堆積 這種堆積晶胞空間利用率高 74 屬于密置層堆積 配位數(shù)為 許多金屬 如cu ag au等 采取