高中化學(xué) 第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 3.3 金屬晶體課件 新人教版選修3.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,一、金屬鍵 1.定義:金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”,被所有原子共有,從而把所有的金屬原子維系在一起。 2.成鍵微粒是:金屬陽(yáng)離子和自由電子。 3.應(yīng)用:“電子氣”理論能很好地解釋金屬材料良好的延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性。,,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,電解質(zhì)在熔融狀態(tài)或溶于水時(shí)能導(dǎo)電,這與金屬導(dǎo)電的本質(zhì)是否相同? 答案:金屬導(dǎo)電依靠的是自由電子,電解質(zhì)熔融或溶于水后導(dǎo)電依靠的是自由移動(dòng)的陽(yáng)、陰離子。金屬導(dǎo)電過(guò)程不會(huì)生成新物質(zhì),屬物理變化;而電解質(zhì)導(dǎo)電的同時(shí)要在陰、陽(yáng)兩極生成新物質(zhì),屬化學(xué)變化,二者的導(dǎo)電本質(zhì)是不同的。另外金屬的導(dǎo)電能力隨溫度的升高而減弱,而電解質(zhì)溶液或熔融狀態(tài)的電解質(zhì)的導(dǎo)電能力隨溫度的升高而增強(qiáng)。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,二、金屬晶體的原子堆積模型 1.二維空間模型 金屬原子的二維平面放置有非密置層和密置層兩種,其配位數(shù)分別為4、6。 2.三維空間模型 (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(xiàn)上堆積,形成的晶胞是一個(gè)立方體,每個(gè)晶胞含1個(gè)原子。這種堆積方式空間利用率低,只有金屬釙是這種堆積方式。,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,(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原子形成的凹穴中。這種堆積方式比簡(jiǎn)單立方堆積空間利用率高。如堿金屬就是這種堆積方式。 (3)六方最密堆積和面心立方最密堆積 密置層原子按照體心立方堆積的方式堆積時(shí),如果按照ABABABAB……的方式堆積時(shí)為六方最密堆積,如果按照ABCABCABC……的方式堆積時(shí)為面心立方最密堆積。這兩種堆積方式都是金屬的最密堆積,配位數(shù)均為12,空間利用率均為74%,但兩者得到的晶胞不同。,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,晶體的構(gòu)成粒子采取密堆積有何意義? 答案:晶體的構(gòu)成粒子采取密堆積的形式形成晶體可以提高空間利用率,降低體系能量,整個(gè)體系的能量越低,所形成的晶體就越穩(wěn)定,這是由自然規(guī)律所決定的。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,三、石墨 1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——層狀結(jié)構(gòu) (1)同層內(nèi),碳原子采用sp2雜化,以共價(jià)鍵相結(jié)合形成正六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所有碳原子的2p軌道平行且相互重疊,p電子可在整個(gè)平面中運(yùn)動(dòng)。 (2)層與層之間以范德華力相結(jié)合。 2.晶體類(lèi)型 石墨晶體中,既有共價(jià)鍵,又有金屬鍵和范德華力,屬于混合晶體。,,,,,,,,,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一、金屬通性 金屬共同的物理性質(zhì):容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性等。 1.導(dǎo)電性:金屬內(nèi)部的原子之間的“電子氣”的流動(dòng)是無(wú)方向性的,在外加電場(chǎng)的作用下,電子氣在電場(chǎng)中定向移動(dòng)形成電流。 2.導(dǎo)熱性:電子氣中的自由電子在熱的作用下與金屬陽(yáng)離子頻繁碰撞,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。 3.延展性:當(dāng)金屬受到外力作用時(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(lèi)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)以后,仍可保持這種相互作用,因而即使在外力作用下,發(fā)生形變也不易斷裂。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,4.熔、沸點(diǎn):金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬陽(yáng)離子半徑、金屬陽(yáng)離子所帶電荷有關(guān)。金屬陽(yáng)離子半徑越小,離子所帶的電荷越多,則金屬鍵越強(qiáng),金屬的熔、沸點(diǎn)越高,硬度越大。同周期的金屬單質(zhì),從左到右熔、沸點(diǎn)升高,硬度增大;同主族的金屬單質(zhì),從上至下熔、沸點(diǎn)降低,硬度減小。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,試分析比較金屬鍵和共價(jià)鍵、離子鍵的異同點(diǎn)。 答案:(1)相同點(diǎn):三種化學(xué)鍵都是微粒間的電性作用。 (2)不同點(diǎn):共價(jià)鍵是相鄰兩原子間的共用電子對(duì)的相互作用;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引力、金屬離子之間的電性斥力的綜合作用。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,金屬的下列性質(zhì)中,不能用金屬晶體結(jié)構(gòu)加以解釋的是( ) A.易導(dǎo)電 B.易導(dǎo)熱 C.有延展性 D.易銹蝕 解析:金屬晶體內(nèi)的自由電子和金屬陽(yáng)離子的作用使得金屬具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性,而部分金屬的易銹蝕是因?yàn)檫@些金屬較活潑而易被空氣氧化所致。 答案:D,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,關(guān)于金屬性質(zhì)和原因的描述不正確的是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)52700046) A.金屬一般具有銀白色光澤,是物理性質(zhì),與金屬鍵沒(méi)有關(guān)系 B.金屬具有良好的導(dǎo)電性,是因?yàn)樵诮饘倬w中共享了金屬原子的價(jià)電子,形成了“電子氣”,在外電場(chǎng)的作用下自由電子定向移動(dòng)便形成了電流,所以金屬易導(dǎo)電 C.金屬具有良好的導(dǎo)熱性能,是因?yàn)樽杂呻娮釉谑軣岷?加快了運(yùn)動(dòng)速率,自由電子通過(guò)與金屬離子發(fā)生碰撞,傳遞了能量 D.金屬晶體具有良好的延展性,是因?yàn)榻饘倬w中的原子層可以滑動(dòng)而不破壞金屬鍵,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:金屬具有金屬光澤是金屬中的自由電子吸收了可見(jiàn)光,又把各種波長(zhǎng)的光大部分再反射出來(lái),因而金屬一般顯銀白色光澤;金屬導(dǎo)電性是在外加電場(chǎng)作用下,“電子氣”中的電子定向移動(dòng)形成電流;導(dǎo)熱性是自由電子受熱后,與金屬離子發(fā)生碰撞,傳遞了能量;良好的延展性是因?yàn)榻饘倬w中的原子層發(fā)生滑動(dòng),但金屬鍵未被破壞。 答案:A,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,二、金屬晶體的原子堆積模型,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 結(jié)合金屬晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),回答以下問(wèn)題: (1)已知下列金屬晶體:Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au。 其堆積方式為: ①簡(jiǎn)單立方堆積的是 ; ②體心立方堆積的是 ; ③六方最密堆積的是 ; ④面心立方最密堆積的是 。 (2)根據(jù)下列敘述,判斷一定為金屬晶體的是 。 A.由分子間作用力形成,熔點(diǎn)很低 B.由共價(jià)鍵結(jié)合形成網(wǎng)狀晶體,熔點(diǎn)很高 C.固體有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:(1)簡(jiǎn)單立方堆積的空間利用率太低,只有金屬Po采取這種方式。體心立方堆積是上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中,這種堆積方式的空間利用率比簡(jiǎn)單立方堆積的高,多數(shù)金屬是這種堆積方式。六方最密堆積按ABAB……方式堆積,面心立方最密堆積按ABCABC……方式堆積,采取六方最密堆積的常見(jiàn)金屬為Mg、Zn、Ti,采取面心立方最密堆積的常見(jiàn)金屬為Cu、Ag、Au。 (2)A項(xiàng)屬于分子晶體的特點(diǎn);B項(xiàng)屬于原子晶體的特點(diǎn);而C項(xiàng)是金屬的通性。 答案:(1)①Po ②Na、K、Fe ③Mg、Zn ④Cu、Au (2)C,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,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( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)52700047) A.①為簡(jiǎn)單立方堆積 ②為六方最密堆積 ③為體心立方堆積 ④為面心立方最密堆積 B.每個(gè)晶胞含有的原子數(shù)分別為①1個(gè) ②2個(gè) ③2個(gè) ④4個(gè) C.晶胞中原子的配位數(shù)分別為①6 ②8 ③8 ④12 D.空間利用率的大小關(guān)系為①②③④,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:①為簡(jiǎn)單立方堆積,②為體心立方堆積,③為六方最密堆積,④為面心立方最密堆積,A項(xiàng)錯(cuò)誤;每個(gè)晶胞中含有的原子數(shù)分別為:① ,B項(xiàng)正確;晶胞③中原子的配位數(shù)應(yīng)為12,其他判斷正確,C項(xiàng)不正確;四種晶體的空間利用率分別為52%、68%、74%、74%,所以D項(xiàng)不正確。 答案:B,案例探究,方法總結(jié),原子空間利用率的計(jì)算方法 金屬晶體的堆積方式、空間利用率和配位數(shù)關(guān)系正確的是( ) A.釙Po——簡(jiǎn)單立方堆積——52%——6 B.鈉Na——體心立方堆積——74%——12 C.鋅Zn——六方最密堆積——68%——8 D.銀Ag——面心立方最密堆積——68%——12 解析:利用堆積方式來(lái)推導(dǎo)空間利用率和配位數(shù)。B項(xiàng),體心立方堆積的空間利用率為68%,配位數(shù)為8;C項(xiàng),Zn為六方最密堆積,空間利用率為74%,配位數(shù)為12;D項(xiàng),Ag為面心立方最密堆積,空間利用率為74%,配位數(shù)為12;A項(xiàng),堆積方式、空間利用率和配位數(shù)均正確。 答案:A,案例探究,方法總結(jié),1.首先把堆積方式抽象成晶胞模型。 2.均攤法計(jì)算晶胞的微粒個(gè)數(shù),計(jì)算微粒所占的體積。 3.計(jì)算晶胞的總體積。 4.空間利用率等于微粒總體積比晶胞總體積。,