专题微粒间作用力与物质性质

1、1 / 6专题3微粒间作用力与物质性质 第一单元金属键和金属晶体1、金属的分类设问大多数金属单质都有较高的熔点，说明了什么？金属能导电又说明了什么？答案：说明金属晶体中存在着强烈的相互作用。金属具有导电性，说明金属晶体中存在着能够自由流动的电子。分析：通常情况下，金属原子的部分或全部外围电子受原子核的束缚比较弱，在金属晶体内部，它们可以 从金属原子上 脱落”下来的价电子，形成自由流动的电子。这些电子不是专属于某几个特定的金属离子，是 均匀分布于整个晶体中。一、金属键与金属的物理性质1金属键（1）定义：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。（2）形成：成键微粒：金属阳离子和自由电子存在：金属单

2、质和合金中（3）方向性：无方向性2.金属的物理性质具有金属光泽，能导电，导热，具有良好的延展性，金属的这些共性是有金属晶体中的化学键和金属原子的堆砌方式所导致的（1）导电性（2）导热性（3）延展性导电物质电解质金属晶体状态溶液或熔融液固态或液态导电粒子阴离子和阳离子自由电子升温时导电能力增强减弱导电本质电解过程自由电子的定向移动共性金属晶体与性质的关系导电性在金属晶体中，存在许多自由电子，自由电子在外加电场的作用下，自由电子定向 运动，因而形成电流导热性由于金属晶体中自由电子运动时与金属离子碰撞并把能量从温度高的部分传导温度 低的部分，从而使整块金属达到相同的温度延展性由于金属晶体中金属键是没

3、有方向性的，各原子层之间发生相对滑动以后，仍保持 金属键的作用，因而在一定外力作用下，只发生形变而不断裂3、金属的熔点部分金属的熔点金属NaMgAlCr熔点/C97.56506601900设问为什么金属晶体熔点差距如此巨大？结论：金属晶体内部微粒之间的作用存在差异，即金属的熔点高低与金属键的强弱有关。设问影响金属键的强弱的因素是什么呢？金属的熔点、硬度与金属键的强弱有关，金属键的强弱又可以用原子化热来衡量。原子化热是指 固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。根据下表的数据，请你总结影响金属键的因素金属NaMgAlCr原子外围电子排布3s13s23s23p13d54s1原子半径/pm18

4、6160143.1124.9原子化热/kJ mol-1108.4146.4326.4397.5熔点/C97.565066019001mol金属2 / 64.影响金属键强弱的因素(1) 金属元素的原子半径(2) 单位体积内自由电子的数目一般而言：金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电子数目越大，金属键越强，金属晶体的硬度 越大，熔、沸点越高。如：同一周期金属原子半径越来越小，单位体积内自由电子数增加，故熔点越来越高，硬度越来越大；同 一主族金属原子半径越来越大，单位体积内自由电子数减少，故熔点越来越低，硬度越来越小。练习1下列有关金属键的叙述错误的是(B )A.金属键没有方向性B.金属键是金属

5、阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用C.金属键中的电子属于整块金属D.金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关2.金属键的强弱与金属价电子数的多少有关，价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的半径大小也有 关，金属阳离子的半径越大，金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是(B)A. Li Na K B. Na Mg AIC. Li Be Mg D. Li Na Mg晶体1.晶体(1)定义:通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。 通常情况下，大多数金属单质及其合金也是晶体。2.晶胞晶体的最小重复单元，通过晶胞在空间平移无隙地堆砌而成的晶体。整块晶体是由完全等同的晶胞无 隙并置

6、堆积而成。“无隙并置”即一个晶胞与它的比邻晶胞是完全共顶角、共面、共棱、取向一致，无间 隙，从一个晶胞到另一个晶胞只需平移，不需转动。如 C1- NaNa.C丄可以选为晶胞的多面体很多，只要它们可无隙并置地充满整个微观空间，即具有平移性，都可以选 取，但应强调指出，若不指明，三维的习用晶胞”都是平行六面体。如金属镁，在历史上曾用六方柱作为它的晶胞，而有人说，一个六方柱体晶胞包含三个布拉维晶胞。实际上这种说法是错误的，我们只能选取任 何一个平行六面体为晶胞，而不能同时选三个，因为在同一个六方柱体里的三个平行六面体尽管无隙并 置，从一个平行六面体到另一个平行六面体需要转动，并非平移关系。忠告：永远

7、不要把晶胞看成孤立的多面体，而应视为晶体微观空间中的一个单元，看见它，就要想像它的 上下左右前后有完全相同的晶胞。思考:3 / 64、球的密堆积球的密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总 是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。密堆积方式因充分利用了空间，而 使体系的势能尽可能降低，而结构稳定。直径相等的圆球状金属原子在三维空间紧密地堆积，称为等径球的堆积。II型非密置层密置层行列对齐四球一空非最紧密排列行列相错三球一空最紧密排列1空隙数2计算：三球成一个隙，每球6个隙，实际有62空隙/一球3球数1三维堆积：按照非密置层和

8、密置层的方式在三维空间堆积，就得到金属晶体的4种基本堆积方式：简单立方、体心立方、面心立方密堆积、六方密堆积。（1）非密置：I.简单立方堆积总结：长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：顶 拓展：-1/8棱-1/4面-1/2丿心-1金刚石 ci-oNa+NaCl一维堆积:二维堆积:4 / 6以便萸好地考察这种堆枳的晶胞形成简单立方晶胞，配位数=6，空间利用率较低52%，金属钋(Po)采取这种堆积方式。(球体计算公43、式：r)3n.体心立方堆积这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属原子形成的凹穴中。得到的是体心立方堆积，如 金属K、Na、Cr、Mo、W等。配位数=8,空间利用率=6

9、8.02%。(2)密置：IJLUUJJJJ相邻非密蓋层原子的原子核在同一直线上的堆积为漬晰起见我们使金属原子不相接姬,6bb5 / 6一层等径圆球的堆积方式：在一个层中，最紧密堆积方式是，一个球与周围六个球相切，中心的周围形成六个凹位。6 / 6二层等径圆球的堆积方式：对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1,3,5位。（6位，其情形是一样的）第三层球有2种放法，第一种是每个球正对第一层：若第一层为A，第二层为B,ABAB重复下去，这样形成的堆积称六方最密堆积，配位数12（同层6,上下层各3 ）。74.05%。已知a=bzc :- = : =90,=120在晶胞中有两个球证明：在图中ABDC四球紧密接触成正四面体，所以ABDQ是边长为a的正四面体。所以边长的正四面体高的2倍。可知c=1.633a晶胞体积为：AB.AQ.c.sin600而球的体积为：24二（-）33224二(a)3-32二74.05%a a 1.633