金属键金属晶体

1、会计学1金属键金属晶体金属键金属晶体一、初步感知，引入新课一、初步感知，引入新课金属样品金属样品按密度分按密度分重金属：铜、铅、锌等 轻金属：铝、镁等 冶金工业冶金工业黑色金属：铁、铬、锰 有色金属：除铁、铬、锰以外的金属 按储量分按储量分常见金属：铁、铝等 稀有金属：锆、钒、钼4.5g/cm3 黄黄 红红 微红微红 蓝白蓝白归纳：金属还有哪些共同的物理性质归纳：金属还有哪些共同的物理性质? ?思考：思考：金属为什么具有这些物理性质吗金属为什么具有这些物理性质吗?二、认真探究，掌握规律二、认真探究，掌握规律一一. .金属键金属键【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，

2、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。不同的金属导电能力不同，导电性最强的三中金属是：Ag、Cu、Al晶体类型晶体类型离子晶体离子晶体金属晶体金属晶体 导电时的状态导电时的状态导电粒子导电粒子晶体状态晶体状态自由移动的离子自由移动的离子自由电子自由电子比较离子晶体、金属晶体导电的区别：比较离子晶体、金属晶体导电的区别：二、金属晶体的结构与金属性质的内在联系1、金属晶体结构与金属导电性的关系【讨论讨论2 2】金属为什么易导热？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自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，引起两

3、者能量的交换。当金属某部分受热时，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，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。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。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【讨论讨论3 3】金属为什么具有较好的延展性？金属为什么具有较好的延展性？ 原子晶体受外力作用时，原子间的位

4、移必原子晶体受外力作用时，原子间的位移必然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型，然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型，无延展性。而金属晶体中由于金属离子与自无延展性。而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，发生形变也作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。不易断裂。3、金属晶体结构与金属延展性的关系自由电子自由电子+金属离子金属离子金属原子金属原子位错位错+ + + + + + +相对滑动相对滑动2022年4月26日星期二

5、14【总结】金属晶体的结构与性质的关系 导电性导电性导热性导热性延展性延展性金属离子金属离子和自由电和自由电子子自由电子在外加自由电子在外加电场的作用下发电场的作用下发生定向移动生定向移动自由电子与金自由电子与金属离子碰撞传属离子碰撞传递热量递热量晶体中各原子晶体中各原子层相对滑动仍层相对滑动仍保持相互作用保持相互作用金属键根据下表的数据，请你总结影响金属键的因素金属金属NaMgAlCr原子外围电子排布原子外围电子排布3s13s23s23p13d54s1原子半径原子半径/pm186160143.1124.9原子化热原子化热/kJmol-1108.4146.4326.4397.5熔点熔点/97.

6、56506601900部分金属的原子半径、原子化热和熔点P33P33有的金属软如蜡有的金属软如蜡, ,有的金属软如钢有的金属软如钢; ;有有的金属熔点低的金属熔点低, ,有的金属熔点高有的金属熔点高, ,为什么为什么? ?三三.金属晶体熔点变化规律金属晶体熔点变化规律1、金属晶体熔点变化较大，、金属晶体熔点变化较大，与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子之间的金与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子之间的金属键的强弱有密切关系属键的强弱有密切关系熔点最低的金属：汞（常温时成液态）熔点最低的金属：汞（常温时成液态）熔点最高的金属：钨（熔点最高的金属：钨（3410）铁的熔点：铁的熔点：

7、1535 2、一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定：、一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定： 金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多，金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多， 金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大. 如：如：K Na Mg Al Li Na K Rb Cs1.1.下列有关金属键的叙述错误的是下列有关金属键的叙述错误的是 ( ( ) ) A. A. 金属键没有方向性金属键没有方向性 B. B. 金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈 的静电吸引作用的静电吸引作用 C. C

8、. 金属键中的电子属于整块金属金属键中的电子属于整块金属 D. D. 金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关B练练 习习2.2.下列有关金属元素特性的叙述正确的是下列有关金属元素特性的叙述正确的是 ( ( ) ) A. A. 金属原子只有还原性金属原子只有还原性, ,金属离子只有氧化性金属离子只有氧化性 B. B. 金属元素在化合物中一定显正化合价金属元素在化合物中一定显正化合价 C. C. 金属元素在不同化合物中化合价均不相同金属元素在不同化合物中化合价均不相同 D. D. 金属元素的单质在常温下均为晶体金属元素的单质在常温下均为晶体B3.金属的下列

9、性质与金属键无关的是金属的下列性质与金属键无关的是()A.金属不透明并具有金属光泽金属不透明并具有金属光泽B.金属易导电、传热金属易导电、传热C.金属具有较强的还原性金属具有较强的还原性D.金属具有延展性金属具有延展性C4.能正确描述金属通性的是能正确描述金属通性的是()A.易导电、导热易导电、导热B.具有高的熔点具有高的熔点C.有延展性有延展性D.具有强还原性具有强还原性AC5.下列生活中的问题，不能用金属键知识解释的是（下列生活中的问题，不能用金属键知识解释的是（）A. 用铁制品做炊具用铁制品做炊具B. B. 用金属铝制成导线用金属铝制成导线 C. C. 用铂金做首饰用铂金做首饰 D. D

10、. 铁易生锈铁易生锈D6.金属键的强弱与金属金属键的强弱与金属价电子数价电子数的多少有关，价电子的多少有关，价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的数越多金属键越强；与金属阳离子的半径大小半径大小也有关也有关，金属阳离子的半径越大，金属键越弱。据此判断下，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列金属熔点逐渐升高的是()A.LiNaKB.NaMgAlC.LiBeMgD.LiNaMgB7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自范

11、性自范性微观结构微观结构晶体晶体有（能自发呈现多面体外形）有（能自发呈现多面体外形）原子在三维空间里呈周期原子在三维空间里呈周期性有序排列性有序排列非晶体非晶体没有（不能自发呈现多面体外没有（不能自发呈现多面体外形）形）原子排列相对无序原子排列相对无序晶体的自范性是指：在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现封闭的规则和凸面体外形的性质。或者说，在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形，这称为晶体的自范性。 晶体物质在适当的结晶条件下，都能自发地成长为单晶体，发育良好的单晶体均以平面作为它与周围物质的界面，而呈现出凸多面体。这一特征称之为晶体的自范性。晶体自范性的本质:是晶体中粒子

12、微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。晶体自范性的条件是:生长速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。如：玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶则是热液缓慢冷却形成的。晶体自范性的体现：如缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体晶体得到晶体的三条途径：得到晶体的三条途径：1.熔融态物质凝固熔融态物质凝固2.气态物质冷却不经液态直接凝固（气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）凝华）3.溶质从溶液中析出溶质从溶液中析出经过结晶过程而形成的具有规则几何外形 的固体 。离子、分子、原子离子、分子、原子离子

13、晶体离子晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体晶体类型晶体类型金属晶体金属晶体晶体的概念：晶体为什么具有规则的几何外形呢晶体为什么具有规则的几何外形呢?构成晶体的微粒有规则排列的结果构成晶体的微粒有规则排列的结果.晶胞:反映晶体结构特征的基本重复单位.晶胞在空间连续重复延伸而形成晶体。晶胞在空间连续重复延伸而形成晶体。阅读教科书阅读教科书P34P34的化学史话的化学史话“人类对晶体结人类对晶体结构的认识构的认识”二、原子的密堆积方式 二维平面堆积方式二维平面堆积方式I 型II 型行列对齐四球一空 非最紧密排列行列相错三球一空最紧密排列密置层非密置层 三维空间堆积方式三维空间堆积方式a.简单立方堆

14、积简单立方堆积形成简单形成简单立方晶胞立方晶胞，空间利用率较低，空间利用率较低5252 ，金属钋（，金属钋（PoPo）采取这种堆积方式。）采取这种堆积方式。这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下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层金属原子形成的凹穴中, ,得到的是得到的是体心立方堆积体心立方堆积。NaNa、K K、CrCr、MoMo、W W等属于体心立方堆积等属于体心立方堆积。b b. . 体心立方堆积体心立方堆积配位数：配位数：8空间占有率：空间占有率：68.02%123456 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

15、准 2，4，6 位，其情形是一样的 )123456AB， 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。上图是此种六方上图是此种六方堆积的前视图堆积的前视图ABABA 第一种： 将第三层球对准第一层的球123456 于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，形成六方堆积。 （3 3）六方堆积六方堆积 配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 ) 第三层的另一种第三层的另一种排列方式，是将球对排列方式，是将球对准第一层的准第一层的 2 2，4 4，6 6 位，不同于位，不同于 AB AB 两层两层的位置，这是的位置，这是 C C 层层。123456123456123

16、456123456此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。 这种堆积方式可划分出面心立方晶胞 配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 ) c c. .面心立方堆积面心立方堆积金、银、铜、铝等属于面心立方堆积金、银、铜、铝等属于面心立方堆积空间利用率空间利用率=74.05%2.配位数：配位数：每个小球周围距离最近的小球数每个小球周围距离最近的小球数简单立方堆积：简单立方堆积：体心立方堆积：体心立方堆积：六方紧密堆积：六方紧密堆积：面心立方紧密堆积：面心立方紧密堆积：681212堆积模型堆积模型采纳这种堆采纳这种堆积

17、的典型代积的典型代表表空间空间利用利用率率配配位位数数晶胞晶胞简单立方简单立方Po52%6体心立方体心立方(钾型）钾型）Na、K、Fe68%8六方堆积六方堆积（镁型）（镁型）Mg、Zn、Ti74%12面心立方面心立方（铜型）（铜型）Cu、Ag、Au74%12总结：金属晶体的几种典型堆积模型顶点占顶点占1/8棱上占棱上占1/4面心占面心占1/2体心占体心占1金属金属LiLi体心立方体心立方六方最密堆积六方最密堆积面心立方最密堆积面心立方最密堆积金属金属MgMg金属金属CuCu18128 1186482 2.晶胞中微粒数的计算晶胞中微粒数的计算三棱柱晶胞结构如图所示，则顶点上原子被三棱柱晶胞结构如

18、图所示，则顶点上原子被_个晶胞共有个晶胞共有,侧棱上的原子被侧棱上的原子被_个个晶胞所共有，顶面棱上的原子被晶胞所共有，顶面棱上的原子被_个晶个晶胞所共有胞所共有1264 例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜67%、锌33%）；青铜是铜和锡的合金（含铜78%、锡22%）；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。故合金可以认为是具有金属特性的多种元素的混合物。低低钠晶体的晶胞钠晶体的晶胞8 1/8+1=212 1/6+2 1/2+3=6资资料料金属之最金属之最熔点最低的金属是熔点最低的金属是- 汞汞熔点最高的金属是熔点最高的金属是- 钨钨密度最小的金属是密度最小的金属是- 锂锂密度最大的金属是密度最大的金属是-

19、 锇锇硬度最小的金属是硬度最小的金属是- 铯铯硬度最大的金属是硬度最大的金属是- 铬铬最活泼的金属是最活泼的金属是-铯铯最稳定的金属是最稳定的金属是-金金延性最好的金属是延性最好的金属是- 铂铂展性最好的金属是展性最好的金属是- 金金A3.合金有许多特点合金有许多特点,如钠如钠-钾合金钾合金(含钾含钾50%80%)为液体，而钠钾的单质均为液体，而钠钾的单质均为固体，据此推测生铁、纯铁、碳三为固体，据此推测生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是种物质中，熔点最低的是()A.生铁生铁B.纯铁纯铁C.碳碳D.无法确定无法确定金属样品金属样品【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。不同的金属导电能力不同，导电性最强的三中金属是：A