高中化學(xué) 3.3金屬晶體課件 新人教版選修3.ppt

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1、第三節(jié) 金屬晶體,分子晶體中一定有共價(jià)鍵嗎？分子晶體熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵嗎？ 提示不一定，如稀有氣體晶體中只有分子間作用力而無(wú)化學(xué)鍵。分子晶體熔化時(shí)只破壞分子間用力，不破壞共價(jià)鍵。 含有共價(jià)鍵的晶體叫做原子晶體，這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？ 提示不對(duì)，如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共價(jià)鍵，而它們都是分子晶體；如金剛石、晶體Si、SiC、SiO2中都有共價(jià)鍵，它們都是原子晶體；只有相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體才是原子晶體。,1,2,1知道金屬鍵的含義。 2能用金屬鍵理論解釋金屬的物理性質(zhì)。 3能列舉金屬晶體的基本堆積模型。 4了解金屬晶體性質(zhì)的一般特點(diǎn)。 5理解金屬

2、晶體的類(lèi)型與性質(zhì)的關(guān)系。,金屬鍵的定義 在金屬晶體內(nèi)部，金屬原子脫落下來(lái)的_______形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。這種作用稱為金屬鍵。 金屬鍵的本質(zhì)“電子氣”理論,1.,2,價(jià)電子,金屬鍵的作用 金屬晶體硬度的大小，熔沸點(diǎn)的高低與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的熔沸點(diǎn)越____，硬度越___。 影響金屬鍵的因素 金屬元素原子半徑越___，單位體積內(nèi)自由移動(dòng)電子數(shù)目越___，金屬鍵越強(qiáng)。,3,4,高,大,小,多,二維空間模型 金屬原子的二維平面放置有_________和_______兩種，其配位數(shù)分別為_(kāi)__、___。 三維空間模型 (

3、1)簡(jiǎn)單立方堆積 相鄰非密置層原子的原子核在一條直線上堆積，形成的晶胞是一個(gè)_______，每個(gè)晶胞含___個(gè)原子。這種堆積方式空間利用率低。只有金屬___是這種堆積方式。 (2)體心立方堆積 它是另一種非密置層堆積方式，將上層金屬填入下層金屬,1.,2,非密置層,密置層,4,6,立方體,1,釙,原子形成的凹穴中。這種堆積方式比_____________空間利用率高。如_______就是這種堆積方式。 (3)六方最密堆積 它屬于_______原子按體心立方堆積方式堆積。 方式為_(kāi)_________。配位數(shù)為_(kāi)___，空間利用率約為 _____。 (4)面心立方最密堆積 它屬于密置層原子按體心立

4、方堆積的另一種堆積方式。 方式為_(kāi)_____________,簡(jiǎn)單立方堆積,堿金屬,密置層,ABABAB,12,74%,ABCABCABC,試分析比較金屬鍵和共價(jià)鍵、離子鍵的異同點(diǎn)。 提示相同點(diǎn)：三種化學(xué)鍵都是微粒間的電性作用。 不同點(diǎn)：共價(jià)鍵是相鄰兩原子間的共用電子對(duì)，離子鍵是原子得失電子，形成陰、陽(yáng)離子，陰、陽(yáng)離子間產(chǎn)生靜電作用。金屬鍵是金屬離子與自由電子的靜電作用，金屬離子之間的電性斥力的綜合作用。,【慎思1】,(1)金屬晶體都是純凈物嗎？ (2)金屬導(dǎo)電與電解質(zhì)溶液導(dǎo)電有什么區(qū)別？ 提示(1)金屬晶體包括金屬單質(zhì)及其合金。 (2)金屬導(dǎo)電一般為物理變化，僅僅是自由電子的定向移動(dòng)，而電解

5、質(zhì)溶液導(dǎo)電的過(guò)程就是其被電解的過(guò)程，是化學(xué)變化。,【慎思2】,金屬晶體采用密堆積的原因是什么？ 提示由于金屬鍵沒(méi)有飽和性和方向性，金屬原子能從各個(gè)方向互相靠近，從而導(dǎo)致金屬晶體最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式是堆積密度大，原子配位數(shù)高，能充分利用空間。,【慎思3】,金屬原子在二維平面中放置有兩種方式(如圖)，這兩種方式分別叫什么？ 金屬原子排列在平面上有兩種放置方式 提示非密置層(左)和密置層(右)。,【慎思4】,金屬元素原子半徑越小，單位體積內(nèi)自由移動(dòng)電子數(shù)目越大，金屬鍵越強(qiáng)。金屬單質(zhì)硬度的大小，熔、沸點(diǎn)的高低與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。 一般來(lái)說(shuō)，金屬的原子半徑越小

6、，價(jià)電子數(shù)越多，則金屬鍵越強(qiáng)。如對(duì)Na、Mg、Al而言，由于價(jià)電子數(shù)：AlMgNa，原子半徑：NaMgAl，故金屬鍵由強(qiáng)到弱為：AlMgNa，故熔點(diǎn)：NaMgAl(97.81 645 660.4 )，硬度：NaMgAl。,1,2,又如A族中，Li、Na、K、Rb、Cs的價(jià)電子數(shù)均為1，但原子半徑從Li至Cs依次遞增，故其熔點(diǎn)依次遞減(180.5 97.81 63.65 38.89 28.40 )。,金屬鍵越強(qiáng)，金屬的硬度越大，熔、沸點(diǎn)越高，且據(jù)研究表明，一般來(lái)說(shuō)，金屬原子半徑越小，價(jià)電子數(shù)目越多，則金屬鍵越強(qiáng)，由此判斷下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()。 A鎂的硬度小于鋁 B鎂的熔、沸點(diǎn)低于鈣 C鎂的硬度大

7、于鉀 D鈣的熔、沸點(diǎn)高于鉀,【例1】,解析 答案B,本題考查金屬鍵強(qiáng)弱的判斷，解題的關(guān)鍵是明確金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬物理性質(zhì)的關(guān)系。一般情況下(同類(lèi)型的金屬晶體)，金屬晶體的熔點(diǎn)由金屬陽(yáng)離子的半徑、所帶的電荷數(shù)共同決定。,下列物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)依次升高的是 ()。 ANa、Mg、Al BNa、Rb、Cs CMg、Na、K D鋁、硅鋁合金、單晶硅 解析金屬鍵的強(qiáng)弱與原子半徑及價(jià)電子數(shù)有關(guān)，原子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)，A、B、C中只有A組熔點(diǎn)依次升高；合金的熔點(diǎn)應(yīng)比單組分都低，D錯(cuò)。故選A。 答案A,【體驗(yàn)1】,有四種不同堆積方式的金屬晶體的晶胞如圖所示，有關(guān)說(shuō)法正確的是 ()。 A為簡(jiǎn)單

8、立方堆積，為鎂型，為鉀型，為銅型 B每個(gè)晶胞含有的原子數(shù)分別為：1個(gè)，2個(gè)，2 個(gè)，4個(gè) C晶胞中原子的配位數(shù)分別為：6，8，8，12 D空間利用率的大小關(guān)系為：,【例2】,答案B,已知銅的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則在銅的晶胞中所含銅原子數(shù)及配位數(shù)分別為 ()。 A14、6B14、8 C4、8 D4、12 答案D,【體驗(yàn)2】,實(shí)驗(yàn)探究八石墨晶體的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu) 石墨晶體中每個(gè)碳原子采取sp2雜化，形成三個(gè)sp2雜化軌道，分別與相鄰的三個(gè)碳原子的sp2雜化軌道重疊形成鍵。六個(gè)碳原子在同一平面上形成了正六邊形的環(huán)，伸展形成無(wú)限的平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這里CC鍵的鍵長(zhǎng)為0.142 nm，鍵角為120；每個(gè)碳

9、原子還有一個(gè)與碳環(huán)平面垂直的未雜化的2p軌道，并含有一個(gè)未成對(duì)電子，這些2p軌道互相平行，并垂直于碳原子sp2雜化軌道構(gòu)成的平面，形,【探究原理】,1,成遍及整個(gè)平面的大鍵。這些網(wǎng)絡(luò)狀的平面結(jié)構(gòu)以范德華力結(jié)合形成層狀的結(jié)構(gòu)，層與層之間的距離為0.335 nm，如圖所示。 因此，石墨晶體不是原子晶體，也不是分子晶體，而是混合鍵型晶體。,晶體微粒間的作用 碳原子間有共價(jià)鍵，層與層間有范德華力。 性質(zhì) (1)導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性：石墨晶體中，形成大鍵的電子可以在整個(gè)原子平面上活動(dòng)，比較自由，相當(dāng)于金屬中的自由電子，類(lèi)似金屬鍵的性質(zhì)，所以石墨能導(dǎo)電、導(dǎo)熱，并且沿層的平行方向?qū)щ娦詮?qiáng)，這也是晶體各向異性的表

10、現(xiàn)。 (2)潤(rùn)滑性：石墨層間為范德華力，結(jié)合力弱，層與層間可以相對(duì)滑動(dòng)，使之具有潤(rùn)滑性。因而可用作潤(rùn)滑劑、鉛筆芯等。,2,3,下表列出了前20號(hào)元素的某些元素性質(zhì)的有關(guān)數(shù)據(jù)：,【問(wèn)題探究】,試回答下列問(wèn)題： (1)以上10種元素的原子中，失去核外第一個(gè)電子所需能量最少的是________(填寫(xiě)編號(hào))。 (2)上述、、三種元素中的某兩種元素形成的化合物中，每個(gè)原子都滿足最外層為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的物質(zhì)可能是________(寫(xiě)分子式)。某元素R的原子半徑為1.021010 m，該元素在元素周期表中位于________；若物質(zhì)Na2R3是一種含有非極性共價(jià)鍵的離子化合物，請(qǐng)寫(xiě)出該化合物的電子式__________________________________。,(3)元素的某種單質(zhì)具有平面層狀結(jié)構(gòu)，同一層中的原子構(gòu)成許許多多的正六邊形，此單質(zhì)與熔融的的單質(zhì)相互作用，形成某種青銅色的物質(zhì)(其中元素用“”,表示)，原子分布如圖所示，該物質(zhì)的化學(xué)式為_(kāi)______。 思路點(diǎn)撥解本題的關(guān)鍵是對(duì)表格中數(shù)據(jù)的解讀：、、無(wú)負(fù)價(jià)，最高價(jià)態(tài)為1價(jià)，則為堿金屬元素，由原子半徑大小可知為L(zhǎng)i，為K，為Na。結(jié)合化合價(jià)與原子半徑的大小可以推出各編號(hào)所代表的元素；為O，為Al，為C，為P，為Cl，為N，為F。對(duì),于所給的K和C的化合物的結(jié)構(gòu)而言，主要是找出它的重復(fù)單元。,