(芳做)金属晶体1.

§3.3金属晶体教学目标1、知道金属键的涵义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质；2、掌握金属晶体的四种原子堆积模型Ti金属样品从金属的应用来看，金属有哪些共同的物理性质呢?一、金属共同的物理性质导电性、导热性、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？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:这种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。特征:(1)没有方向性和饱和性(成键电子可以在金属中自由流动)(2)金属键作用于整个晶体(3)金属键强度差别很大。金属晶体结构特点：（1）在晶体中，不存在单个分子（2）金属阳离子被自由电子所包围3、金属晶体：金属阳离子和自由电子通过金属键作用形成的单质晶体【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1.金属晶体结构与金属导电性的关系晶体类型离子晶体金属晶体导电时的状态导电粒子水溶液或熔融状态下晶体状态自由移动的离子自由电子比较离子晶体、金属晶体导电的区别：【讨论2】导热是能量传递的一种形式，它必然是物质运动的结果，金属为什么易导热？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【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？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。3.金属晶体结构与金属延展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。导电性导热性延展性金属离子和自由电子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B3、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BA4.合金有许多特点,如钠-钾合金(含钾50%~80%)为液体，而钠钾的单质均为固体，据此推测生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是()A.生铁B.纯铁C.碳D.无法确定问题：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？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属键的强弱有密切关系．金属晶体熔点变化规律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。但金属性越弱熔点最低的金属：汞（常温时成液态）熔点最高、硬度最大的金属：钨（3410℃）3、合金：熔点低于各成分金属或非金属6、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B、用金属铝制成导线C、用铂金做首饰D、铁易生锈D7、下列物质中含有金属键的是()A、金属铝B、合金C、NaOHD、NH4ClAB小结：三种晶体类型与性质的比较晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体概念作用力构成微粒相邻原子之间以共价键相结合而成具有空间网状结构的晶体分子间以范德华力相结合而成的晶体通过金属键形成的晶体共价键分子间作用力金属键原子分子金属阳离子和自由电子晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体物理性质硬度导电性实例熔沸点很高很低差别较大很大很小差别较大无（硅为半导体）无导体金刚石、二氧化硅晶体硅、碳化硅Ar、S等Au、Fe、Cu、钢铁等晶体熔沸点高低的判断⑴不同晶体类型的熔沸点比较一般：原子晶体离子晶体分子晶体⑵同种晶体类型物质的熔沸点比较①离子晶体：组成相似的离子晶体阴、阳离子半径和越小熔沸点越高②原子晶体：原子半径越小→键长越短→键能越大熔沸点越高③分子晶体：相对分子质量越大熔沸点越高组成和结构相似的分子晶体1、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（）A、LiNaKB、NaMgAlC、LiBeMgD、LiNaMgB2.下列有关金属晶体叙述正确的是（）A、常温下金属单质都以金属晶体形式存在B、金属离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失C、钙的熔、沸点低于钾D、温度越高，金属的导电性越好B三、金属晶体的原子堆积模型由于金属键没有方向性，每个金属原子中的电子分布基本是球对称的，所以可以把金属晶体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而成的。1、理论基础：将直径相等的圆球排列在平面上，使球面紧密接触，有几种放置方式？2、二维堆积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思考：按图方式排列，哪种方式圆球间空隙小？两种排列方式的配位数分别是多少?3、三维堆积密置层非密置层思考：将非密置层一层一层地在三维空间里堆积，有几种堆积方式？（1）.简单立方堆积：非最紧密堆积，空间利用率低（52%）配位数是个.只有金属（Po）采取这种堆积方式4、金属晶体的原子空间堆积模型晶胞的形状是什么？含几个原子？62、金属晶体的堆积方式──钾型思考：钾型晶胞是个立方体，如果原来的非密置层上的原子保持紧密接触，立方体中心能否容纳下一个原子？3、镁型和铜型—金属晶体的最密堆积方式镁型铜型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。下图是此种六方紧密堆积的前视图ABABA第一种是将球对准第一层的球。123456每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式，形成六方紧密堆积。配位数12(同层6，上下层各3)密置层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123456123456123456123456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,得到面心立方堆积配位数12(同层6,上下层各3)小结:金属晶体的四种堆积模型对比堆积模型典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方钾型(bcp)镁型(hcp)铜型(ccp)堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方52%6钾型(bcp)K、Na、Fe68%8镁型(hcp)Mg、Zn、Ti74%12铜型(ccp)Cu,Ag,Au74%12Po(钋)1．下列有关金属元素特征的叙述中正确的是A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性B．金属元素在化合物中一定显正价C．金属元素在不同化合物中的化合价均不同D．金属单质的熔点总是高于分子晶体能力训练B2．关于ⅠA族和ⅡA族元素的下列说A．同一周期中，ⅠA族单质的熔点比ⅡAB．浓度都是0.01mol·L－1时，氢氧化钾溶液的pHC．D．B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,熔点很高。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－石墨例、如右图所示，在石墨晶体的层状结构中，每一个最小的碳环完全拥有碳原子数为___，每个C完全拥有C－C数为___石墨中C－C夹角为120☉C－C键长为1.42×10-10m层间距3.35×10-10m23思考:1、石墨为什么很软？2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？3、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大π键），故熔沸点很高。石墨为混合键型晶体。项目金刚石石墨晶体形状晶体中的键或作用力由最少碳原子形成环的形状与个数碳原子成键数键的平均数原子的平均数每个环中正四面体空间网状六边形平面层状共价键共价键与范德华力６个原子不同面６个原子同面４３6×1/6=16×1/2=36×1/12=1/26×1/3=2课后阅读材料1．超导体——一类急待开发的材料一般说来，金属是电的良好导体(汞的很差)。1911年荷兰物理学家H·昂内斯在研究低温条件下汞的导电性能时，发现当温度降到约4K(即—269、)时汞的电阻“奇异”般地降为零，表现出超导电性。后又发现还有几种金属也有这种性质，人们将具有超导性的物质叫做超导体。课后阅读材料2．合金：两种和两种以上的金属(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，合金属于混合物，对应的固体为金属晶体。合金的特点①仍保留金属的化学性质，但物理性质改变很大；②熔点比各成份金属的都低；③强度、硬度比成分金属大；④有的抗腐蚀能力强；⑤导电性比成分金属差。资料金属之最熔点最低的金属是--------汞熔点最高的金属是--------钨密度最小的金属是--------锂密度最大的金属是--------锇硬度最小的金属是--------铯硬度最大的金属是--------铬最活泼的金属是----------铯最稳定的金属是----------金延性最好的金属是--------铂展性最好的金属是--------金