高中化學 第三章 晶體結構與性質 3.3 金屬晶體課件 新人教版選修3.ppt

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目標導航,預習導引,目標導航,預習導引,一,二,三,一、金屬鍵 1.定義:金屬原子脫落下來的價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:金屬陽離子和自由電子。 3.應用:“電子氣”理論能很好地解釋金屬材料良好的延展性、導電性、導熱性。,,,,,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,電解質在熔融狀態(tài)或溶于水時能導電,這與金屬導電的本質是否相同? 答案:金屬導電依靠的是自由電子,電解質熔融或溶于水后導電依靠的是自由移動的陽、陰離子。金屬導電過程不會生成新物質,屬物理變化;而電解質導電的同時要在陰、陽兩極生成新物質,屬化學變化,二者的導電本質是不同的。另外金屬的導電能力隨溫度的升高而減弱,而電解質溶液或熔融狀態(tài)的電解質的導電能力隨溫度的升高而增強。,目標導航,預習導引,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,其配位數分別為4、6。 2.三維空間模型 (1)簡單立方堆積 相鄰非密置層原子的原子核在一條直線上堆積,形成的晶胞是一個立方體,每個晶胞含1個原子。這種堆積方式空間利用率低,只有金屬釙是這種堆積方式。,,,,,,,,目標導航,預習導引,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,如果按照ABABABAB……的方式堆積時為六方最密堆積,如果按照ABCABCABC……的方式堆積時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,配位數均為12,空間利用率均為74%,但兩者得到的晶胞不同。,,,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,晶體的構成粒子采取密堆積有何意義? 答案:晶體的構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。,目標導航,預習導引,一,二,三,三、石墨 1.結構特點——層狀結構 (1)同層內,碳原子采用sp2雜化,以共價鍵相結合形成正六邊形平面網狀結構。所有碳原子的2p軌道平行且相互重疊,p電子可在整個平面中運動。 (2)層與層之間以范德華力相結合。 2.晶體類型 石墨晶體中,既有共價鍵,又有金屬鍵和范德華力,屬于混合晶體。,,,,,,,,,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應用,一、金屬通性 金屬共同的物理性質:容易導電、導熱、有延展性等。 1.導電性:金屬內部的原子之間的“電子氣”的流動是無方向性的,在外加電場的作用下,電子氣在電場中定向移動形成電流。 2.導熱性:電子氣中的自由電子在熱的作用下與金屬陽離子頻繁碰撞,把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分,從而使整塊金屬達到相同的溫度。 3.延展性:當金屬受到外力作用時,晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動,但不會改變原來的排列方式,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滑劑的作用,所以在各原子層之間發(fā)生相對滑動以后,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,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應用,4.熔、沸點:金屬鍵的強弱與金屬陽離子半徑、金屬陽離子所帶電荷有關。金屬陽離子半徑越小,離子所帶的電荷越多,則金屬鍵越強,金屬的熔、沸點越高,硬度越大。同周期的金屬單質,從左到右熔、沸點升高,硬度增大;同主族的金屬單質,從上至下熔、沸點降低,硬度減小。,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應用,試分析比較金屬鍵和共價鍵、離子鍵的異同點。 答案:(1)相同點:三種化學鍵都是微粒間的電性作用。 (2)不同點:共價鍵是相鄰兩原子間的共用電子對的相互作用;離子鍵是原子得失電子形成陰、陽離子,陰、陽離子間產生靜電作用;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,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應用,金屬的下列性質中,不能用金屬晶體結構加以解釋的是( ) A.易導電 B.易導熱 C.有延展性 D.易銹蝕 解析:金屬晶體內的自由電子和金屬陽離子的作用使得金屬具有導電性、導熱性、延展性,而部分金屬的易銹蝕是因為這些金屬較活潑而易被空氣氧化所致。 答案:D,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應用,關于金屬性質和原因的描述不正確的是( ) (導學號52700046) A.金屬一般具有銀白色光澤,是物理性質,與金屬鍵沒有關系 B.金屬具有良好的導電性,是因為在金屬晶體中共享了金屬原子的價電子,形成了“電子氣”,在外電場的作用下自由電子定向移動便形成了電流,所以金屬易導電 C.金屬具有良好的導熱性能,是因為自由電子在受熱后,加快了運動速率,自由電子通過與金屬離子發(fā)生碰撞,傳遞了能量 D.金屬晶體具有良好的延展性,是因為金屬晶體中的原子層可以滑動而不破壞金屬鍵,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應用,解析:金屬具有金屬光澤是金屬中的自由電子吸收了可見光,又把各種波長的光大部分再反射出來,因而金屬一般顯銀白色光澤;金屬導電性是在外加電場作用下,“電子氣”中的電子定向移動形成電流;導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;良好的延展性是因為金屬晶體中的原子層發(fā)生滑動,但金屬鍵未被破壞。 答案:A,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,二、金屬晶體的原子堆積模型,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,【例2】 結合金屬晶體的結構和性質,回答以下問題: (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,熔點很低 B.由共價鍵結合形成網狀晶體,熔點很高 C.固體有良好的導電性、導熱性和延展性,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,解析:(1)簡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單立方堆積的高,多數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金屬為Mg、Zn、Ti,采取面心立方最密堆積的常見金屬為Cu、Ag、Au。 (2)A項屬于分子晶體的特點;B項屬于原子晶體的特點;而C項是金屬的通性。 答案:(1)①Po ②Na、K、Fe ③Mg、Zn ④Cu、Au (2)C,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,有四種不同堆積方式的金屬晶體的晶胞如圖所示,有關說法正確的是( ) (導學號52700047) A.①為簡單立方堆積 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.每個晶胞含有的原子數分別為①1個 ②2個 ③2個 ④4個 C.晶胞中原子的配位數分別為①6 ②8 ③8 ④12 D.空間利用率的大小關系為①②③④,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,解析:①為簡單立方堆積,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項錯誤;每個晶胞中含有的原子數分別為:① ,B項正確;晶胞③中原子的配位數應為12,其他判斷正確,C項不正確;四種晶體的空間利用率分別為52%、68%、74%、74%,所以D項不正確。 答案:B,案例探究,方法總結,原子空間利用率的計算方法 金屬晶體的堆積方式、空間利用率和配位數關系正確的是( ) A.釙Po——簡單立方堆積——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:利用堆積方式來推導空間利用率和配位數。B項,體心立方堆積的空間利用率為68%,配位數為8;C項,Zn為六方最密堆積,空間利用率為74%,配位數為12;D項,Ag為面心立方最密堆積,空間利用率為74%,配位數為12;A項,堆積方式、空間利用率和配位數均正確。 答案:A,案例探究,方法總結,1.首先把堆積方式抽象成晶胞模型。 2.均攤法計算晶胞的微粒個數,計算微粒所占的體積。 3.計算晶胞的總體積。 4.空間利用率等于微粒總體積比晶胞總體積。,