金属键金属晶体.

物质结构与性质2.你能根据右图中金属的用途及日常生活经验归纳出金属的物理性质吗?你知道金属为什么具有这些物理性质吗?金属键与金属特性1.金属键(3)方向性：无方向性(2)形成：成键微粒：金属阳离子和自由电子存在：金属单质和合金中(1)定义：金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。1.非金属原子之间通过共价键结合成单质或化合物，活泼金属与活泼非金属通过离子键结合形成了离子化合物。那么，金属单质中金属原子之间是采取怎样的方式结合的呢？3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/pm186160143.1124.9原子化热/kJ·mol-1108.4146.4326.4397.5熔点/℃97.56506601900部分金属的原子半径、原子化热和熔点有的金属软如蜡，有的金属硬如钢；有的金属熔点低，有的金属熔点高，为什么?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1mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。4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。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。通常情况下金属晶体内部电子的运动是自由流动的，但在外加电场的作用下会定向移动形成电流，所以金属具有导电性。(1)导电性金属键与金属特性2.金属的物理性质6导电物质电解质金属晶体状态导电粒子升温时导电能力溶液或熔融液固态或液态阴离子和阳离子自由电子增强减弱比较电解质导电与金属导电的区别：化学变化物理变化(2)导热性金属容易导热，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。(3)延展性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，因此在一定强度的外力作用下，金属可以发生形变，表现为良好的延展性。金属键与金属特性8⑷金属晶体结构具有金属光泽和颜色•由于自由电子可吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。•当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。共性金属晶体与性质的关系导电性导热性延展性在金属晶体中，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由于金属晶体中金属键是没有方向性的，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金属晶体与性质的关系101.下列有关金属键的叙述错误的是()A.金属键没有方向性B.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B2.下列有关金属元素特性的叙述正确的是()A.金属原子只有还原性,金属离子只有氧化性B.金属元素在化合物中一定显正化合价C.金属元素在不同化合物中化合价均不相同D.金属元素的单质在常温下均为晶体B3．物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高，且据研究表明，一般说来，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断下列说法错误的是(双选)()A．镁的硬度大于铝的硬度B．镁的熔、沸点低于钙的熔、沸点C．镁的硬度大于钾的硬度D．钙的熔、沸点高于钾的熔、沸点AB114.下图是金属晶体内部的“电子气”理论示意图：仔细观察并用“电子气”理论解释金属导电的原因是()A．金属晶体中的金属离子在外加电场作用下可发生定向移动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．金属晶体在外加电场作用下可失去电子D．金属晶体中金属离子与自由电子间的相互作用较弱B5.下列物质中含有金属键的是(双选)()A．金属铝B．合金C．NaOHD．NH4ClAB6.金属晶体的形成是因为晶体中存在()①金属原子②金属离子③自由电子④阴离子A．只有①B．只有③C．②③D．②④C晶体的结构是晶胞在空间连续重复延伸而形成的。在金属晶体中，金属原子如同半径相等的小球一样，彼此相切、紧密堆积成晶体。金属晶体中金属原子的紧密堆积是有一定规律的。金属晶体(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：晶体中能够反映晶体结构特征的基本重复单位1.晶体砖块与墙→蜂室与蜂巢→晶胞与晶体平行六面体13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14三维空间堆积方式Ⅰ.简单立方堆积15形成简单立方晶胞，空间利用率较低52％，金属钋（Po）采取这种堆积方式。16Ⅱ.体心立方堆积Na、K、Cr、Mo、W等属于体心立方堆积。体心立方堆积：非密置层在空间一层一层的堆积的另一种方式是将上层的金属原子填入下层四个金属原子形成的凹穴中，下一层的原子核与上一层中四个球围成的空在同一直线上。8个顶点上的球互不相切，但均与体心位置上的球相切。配位数8，空间利用率为68%。17密堆积的定义: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。18第一层：19123456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)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。20上图是此种六方堆积的前视图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ABAB堆积方式，形成六方堆积。配位数12(同层6，上下层各3)Ⅲ.六方堆积镁、锌、钛等属于六方堆积21六方最密堆积分解图22第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的2，4，6位，不同于AB两层的位置，这是C层。12345612345612345623123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC第四层再排A，于是形成ABCABC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)Ⅳ.面心立方堆积金、银、铜、铝等属于面心立方堆积24BCAABCABC形式的堆积，为什么是面心立方堆积？我们来加以说明。2526理解金属晶体中原子的堆积方式六方堆积面心立方堆积体心立方堆积立方堆积钾型铜型钋型镁型27①简单立方堆积配位数=6空间利用率=52.36%②体心立方堆积——体心立方晶胞配位数=8空间利用率=68.02%③六方堆积——六方晶胞配位数=12空间利用率=74.05%④面心立方堆积——面心立方晶胞配位数=12空间利用率=74.05%堆积方式及性质小结28不同金属晶体的堆积方式简单立方体心立方面心立方六方钋Po钠Na/钾K铬Cr/钨w等金Au/银Ag铜Cu等镁Mg/锌Zn等2.晶胞中金属原子数目的计算（平均值）30顶点占1/8棱上占1/4面心占1/2体心占1晶胞中的微粒数是指完全属于该晶胞的微粒数。晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，在它的上下左右前后无间隙并置地排列着无数晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。所以，要考虑一个晶胞中的微粒是否与其他晶胞共有。(1)处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有1/8属于该晶胞；(2)处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有1/4属于该晶胞；(3)处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有1/2属于该晶胞；(4)处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。晶胞中粒子数的求算方法：2.晶胞中金属原子数目的计算（平均值）在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2个棱柱共有，在体内的微粒全属于该棱柱。微粒数为：12×1/6+2×1/2+3=6在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。微粒数为：8×1/8+6×1/2=4在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。微粒数为：8×1/8+1=2长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：顶点----1/8棱----1/4面心----1/2体心----1(1)体心立方：(2)面心立方：(3)六方棱柱：2.晶胞中微粒数的计算33ABA1200xyz每个六棱柱实际上含有三个晶胞六方堆积：每个六棱柱含的原子个数为=6121/6+21/2+3则每个晶胞含原子个数为236晶胞结构如图所示，则顶点上原子被______个晶胞共有,侧棱上的原子被_______个晶胞所共有，顶面棱上的原子被_______个晶胞所共有思考:如果晶胞结构为六棱柱,结果如何?126437晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体，其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个原子，试观察右边图形，回答：这个基本结构单元由个硼原子组成，键角是，共含有个B—B键。12306038金晶体的晶胞是面心立方晶胞，金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。(1)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是钢性小球外，还应假定。(2)一个晶胞的体积是多少?(3)金晶体的密度是多少?各面对角线上的三个球两两相切2da设晶胞边长为a，则有a2+a2=(2d)2，即a=d2所以一个晶胞的体积为(d)3=2d322（3）一个金原子的质量可表示为.ρ=mV4M/NA2d32=M/NA解此类题的关键！39已知铜晶胞是面心立方晶胞，该晶胞的边长为3.6210-10m，每一个铜原子的质量为1.05510-25kg，试回答下列问题：（1）一个晶胞中“实际”拥有的铜原子数是多少？（2）该晶胞的体积是多大？（3）利用以上结果计算金属铜的密度。（4）计算铜原子的半径解：（1）81/8+61/2=4（2）V=a3=(3.6210-10m)3=4.7410-29m3(3)ρ=mV41.05510-25kg4.7410-29m3==8.9103Kg/m3（4）每个侧面的对角线长等于原子半径的4倍!r=a/4=1.2810-10m2(1)定义：把两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质叫做合金。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。合金①合金的熔点通常比其成分中金属________。②某些含有非金属元素的合金具有较高的熔点。③具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工性能。低(2)合金的特性411)具有超导性质的合金，如Nb3Ge，Nb3Al，Nh3Sn，V3Si，NbN等2)具有特殊电学性质的金属间化合物，如InTe-PbSe，GaAs-ZnSe等在半导体材料用3)具有强磁性的合金物，如稀土元素（Ce，La，Sm，Pr，Y等）和Co的化合物，具有特别优异的永磁性能合金的特性：424)具有奇特吸释氢本领的合金（常称为贮氢材料），如LaNi5，FeTi，R2Mg17和R2Ni2Mg15。(R等仅代表稀土La，Ce，Pr，Nd或混合稀土）