课件：六方密堆积.ppt

3.3 金 属 晶 体,教学目标,1、了解金属的性质和形成原因 2、掌握金属键的本质“电子气理论” 3、能用电子气理论和金属晶体的有关知识解释金属的性质 4、掌握金属晶体的四种原子堆积模型,Ti,金属样品,一、金属共同的物理性质,容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。,金属为什么具有这些共同性质呢?,二、金属的结构,问题：构成金属晶体的粒子有哪些？,金属晶体,金属原子,自由电子,组成粒子：,金属阳离子和自由电子,1.“电子气理论”(自由电子理论) 金属原子脱落下来的价电子形成遍布整个晶体的“电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。,2.金属键: 金属原子间由于电子气产生的作用.(在金属晶体中，金属阳离子和自由电子之间的较强的相互作用).,金属键强弱判断:阳离子所带电荷多、半径小金属键强，熔沸点高。,3、金属晶体：通过金属键作用形成的单质晶体,*主族元素的单质的熔沸点变化规律(或变化趋势) (箭头方向为升高的方向),注意：Pb的熔点高于Sn的熔点这是反常现象 从N到As，从O到Te，单质的分子的构成越 来越复杂，也会导致熔、沸点升高,【讨论1】 金属为什么易导电？ 在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子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就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。,三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系,【讨论2】金属为什么易导热？,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。 金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞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。,2、金属晶体结构与金属导热性的关系,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，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。,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。,【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？,金属的延展性,+,金属离子,位错,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,【讨论4】为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低，而卤素单质的熔沸点从上到下却升高？,卤单质是分子晶体熔沸点与分子量有关,相对分子质量越大熔沸点越高.碱金属是金属晶体熔沸点与原子半径有关原子半径越大熔沸点越低。,【资料】,金属之最,熔点最低-,汞,熔点最高-,钨,密度最小-,锂,密度最大-,锇,硬度最小-,铯,硬度最大-,铬,最活泼 -,铯,最稳定 -,金,延性最好-,铂,展性最好-,金,1、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,B,3、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,B,二 、金属晶体的原子堆积模型,思考: 金属原子在形成晶体时有几种堆积方式？,金属晶体原子平面排列方式有几种？,非密置层 配位数为4,A,1,4,3,2,1,3,6,4,学与问：除上述两种放置方式外，有没有第三种放置方式？,答：没有。,2,A,5,密置层 配位数为6,金属晶体的原子空间堆积模型1 简单立方堆积（Po）,简单立方堆积,晶胞的形状是什么？含几个原子？,非密置层在三维空间里的 紧密接触有几种堆积方式？,简单立方堆积,晶胞中含1个原子,金属晶体的原子空间堆积模型2 钾型,体心立方堆积（ IA，VB，VIB）,金属晶体的堆积方式钾型,将上层原子填入下层原子形成的凹穴中,体心立方堆积,晶胞中含2个原子,2019/8/20,25,可编辑,第三层推上去时，就有与第一层相对和不相对的两种方式：第三层与第一层相对，就堆成A的位置，这样堆积就成为AB AB AB的重复方式，既镁型。,密置层在三维空间里的紧密接触有几种堆积方式？,密置层在三维空间里的紧密接触的几种堆积方式,第三层推上去时，若在第一、二层凹隙之上，即C的位置，就成为ABC ABC ABC的重复,即铜型,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 ),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。,密置层在三维空间里的紧密堆积方式,下图是此种六方 紧密堆积的前视图,A,第一种是将球对准第一层的球。,于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，形成六方紧密堆积。,配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 ),六方密堆积（镁型）,金属晶体的原子空间堆积模型3,六方密堆积过程图,六方密堆积,配位数12 空间利用率74,晶胞中含6个原子,此种立方紧密堆积的前视图,A,第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 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 ),面心立方 （铜型）,金属晶体的原子空间堆积模型4,面心立方紧密堆积堆积的过程,面心立方,面心立方紧密堆积,配位数12 空间利用率74,晶胞中含4个原子, , ,镁型,铜型,金属晶体的两种最密堆积方式,1、金属原子在二维平面里有两种方式为_和_, 其配位数分别为_和_. 金属晶体可看成金属原子在_里堆积而成.金属原子堆积有4种基本模式,分别是_, _,_,_. 金属晶体的最密堆积是_, 配位数是_.,非密置层,密置层,4,6,三维空间,简单立方堆积,钾型,镁型,铜型,镁型和铜型,12,练习：,2、如何判断其空间利用率？ 四种结构的利用率大小顺序为： 3、如何判断其配位数？ 简单立方_ 体心立方_ 六方最密_ 面心立方_,简单立方钾型镁型=铜型,6,钾型 8,镁型 12,铜型 12,4、如何画出其基本晶胞？ 简单立方 体心立方,六方最密 面心立方,三、金属晶体的四种堆积模型对比,阅读课文79资料卡片，并填写下表,总 结,而体心立方堆积（bcp）则空间占有率: 体心立方堆积对角线长为 晶胞体积 体心立方晶胞含2个球,一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。,知识拓展石墨,石墨晶体结构,知识拓展石墨,石墨是层状结构的混合