金属晶体与离子晶体课件.ppt

1、已学过的金属知识已学过的金属知识1.1.金属的分类金属的分类按密度分按密度分重金属：铜、铅、锌等重金属：铜、铅、锌等 轻金属：铝、镁等轻金属：铝、镁等 冶金工业冶金工业黑色金属：铁、铬、锰黑色金属：铁、铬、锰 有色金属：除铁、铬、锰以外的金属有色金属：除铁、铬、锰以外的金属 按储量分按储量分常见金属：铁、铝等常见金属：铁、铝等 稀有金属：稀有金属：具有金属光泽具有金属光泽,能导电能导电,导热导热,具有良好具有良好的延展性的延展性,金属的这些共性是有金属晶体中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的化学键和金属原子的堆砌方式所导致的（1 1）导电性）导电性（2 2）导热

2、性）导热性（3 3）延展性）延展性 2.2.金属的物理性质金属的物理性质共共 性性金属晶体与性质的关系金属晶体与性质的关系导电性导电性导热性导热性延展性延展性在金属晶体中，存在许多自由电子，自由电子在金属晶体中，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，因在外加电场的作用下，自由电子定向运动，因而形成电流而形成电流由于金属晶体中自由电子运动时与金属离子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，各原由

3、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，只发生形变而作用，因而在一定外力作用下，只发生形变而不断裂不断裂导电物质导电物质电解质电解质金属晶体金属晶体状状 态态导电粒子导电粒子升升 温温 时时导电能力导电能力导电本质导电本质溶液或熔融液溶液或熔融液固态或液态固态或液态阴离子和阳离子阴离子和阳离子自由电子自由电子增强增强减弱减弱电解过程电解过程自由电子的自由电子的定向移动定向移动金属导电和电解质导电比较金属导电和电解质导电比较第二节第二节 金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体【温故知新温故知新

4、】1 1、晶体和非晶体的本质区别？、晶体和非晶体的本质区别？2 2、等径圆球的、等径圆球的最密最密堆积方式有哪几种？堆积方式有哪几种？配位数分别是多少？配位数分别是多少？3 3、常见的四类晶体中，哪些服从紧密堆积原、常见的四类晶体中，哪些服从紧密堆积原理，哪些不服从？为什么？理，哪些不服从？为什么？从微观来看，组成晶体的原子（或离子，分子）在空间呈周期重复排列。即以晶体中从微观来看，组成晶体的原子（或离子，分子）在空间呈周期重复排列。即以晶体中的原子或其集合为基点的原子或其集合为基点,在空间中三个不共面的方向上在空间中三个不共面的方向上,各按一定的点阵周期，不断重各按一定的点阵周期，不断重复出

5、现。它的结构是有序的。复出现。它的结构是有序的。非晶体里面微粒排列无序。非晶体里面微粒排列无序。从外观上看，晶体有一定的几何外形，非晶体没有。从外观上看，晶体有一定的几何外形，非晶体没有。晶体有各向异性，可以理解为横向和纵向上性质有差别。非晶体没有这种差别。晶体有各向异性，可以理解为横向和纵向上性质有差别。非晶体没有这种差别。等径圆球的密堆积方式有等径圆球的密堆积方式有A A3 3型最密堆积，型最密堆积，A A1 1型最密堆积和型最密堆积和A A2 2 型密堆积。型密堆积。无饱和性和无方向性的服从！无饱和性和无方向性的服从！晶体有固定的晶格结构，排列有规律。而非晶体则没有。晶体有固定的晶格结构

6、，排列有规律。而非晶体则没有。【问题探究一问题探究一】金属晶体金属晶体1 1、所有晶体中有阳离子一定有阴离子，这种、所有晶体中有阳离子一定有阴离子，这种说法正确吗？说法正确吗？2 2、金属熔化时破坏的是什么作用力？、金属熔化时破坏的是什么作用力？3 3、金属单质常温下均为金属晶体，对吗？、金属单质常温下均为金属晶体，对吗？4 4、金属、金属LiLi、NaNa、K K的熔点依次的熔点依次降低降低，NaNa、MgMg、AlAl的熔点依次的熔点依次升高升高，这是为什么呢？，这是为什么呢？不正确，金属晶体无阴离子。不正确，金属晶体无阴离子。金属键。金属键。不是不是,金属金属汞是液态的汞是液态的,不是不

7、是晶体晶体 由金属键强弱决定。由金属键强弱决定。5 5、金属键的特征：、金属键的特征：6 6、影响金属键强弱的因素是什么？、影响金属键强弱的因素是什么？与金属元素的半径和价电子数（电荷数）。金属键越强，与金属元素的半径和价电子数（电荷数）。金属键越强，金属晶体的溶、沸点越高，硬度越大金属晶体的溶、沸点越高，硬度越大 由于自由电子为整个金属所共有，所以金属键没有方由于自由电子为整个金属所共有，所以金属键没有方向性和饱和性向性和饱和性【课堂练习课堂练习1 1】金属晶体的形成是因为晶体中存在金属晶体的形成是因为晶体中存在()()金属原子金属离子自由电子阴离子金属原子金属离子自由电子阴离子 A.A.只

8、有只有 B.B.只有只有 C.C.D.D.C C7.7.金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型思考思考:（1 1）如果把金属晶体中的原子看成直径相等）如果把金属晶体中的原子看成直径相等的球体的球体,把他们放置在平面上把他们放置在平面上,有几种方式有几种方式?（2 2）上述两种方式中）上述两种方式中,与一个原子紧邻的原与一个原子紧邻的原子数子数(配位数配位数)分别是多少分别是多少?哪一种放置方式对哪一种放置方式对空间的利用率较高空间的利用率较高?行列对齐行列对齐 四球一空四球一空 行列相错行列相错 三球一空三球一空 (最紧密排列最紧密排列)密置层密置层(非最紧密排列非最紧密排列)非密置层非

9、密置层(3)(3)金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型思考交流思考交流:对于非密置层在三维空间有几种堆积方式对于非密置层在三维空间有几种堆积方式?上下对齐上下对齐 简单立方简单立方质疑：质疑：有没有其他方式的密堆积？有没有其他方式的密堆积？配位数：配位数：晶胞中的微粒数：晶胞中的微粒数：6 61 1 这种堆积方式的特点是将上层金属原子填入下层这种堆积方式的特点是将上层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中金属原子形成的凹穴中,每层均照此堆积每层均照此堆积.钾钾.钠钠.铁等金属采用这种堆积方式，简称为铁等金属采用这种堆积方式，简称为A A2 2型。型。体心立方体心立方配位数：配位数：晶胞中

10、的微粒数：晶胞中的微粒数：8 82 2体心立方晶胞体心立方晶胞配位数：配位数：8 8晶胞中的微粒数：晶胞中的微粒数：2 2A A2 2型空间结构图型空间结构图【知识总结一知识总结一】金属晶体金属晶体1 1、定、定义：义：。构晶微粒：构晶微粒：微粒间的作用：微粒间的作用：。2 2、影响金属键强弱的因素：、影响金属键强弱的因素：_、_。金属原子（金属阳离子和自由电子）之间通过金属原子（金属阳离子和自由电子）之间通过金属键形成的晶体称为金属晶体金属键形成的晶体称为金属晶体金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子金属键金属键金属元素的原子半径；单位体积金属元素的原子半径；单位体积内自由电子的数目内自由

11、电子的数目3 3、常见金属晶体的三种结构型式常见金属晶体的三种结构型式配位数配位数晶胞中的微粒晶胞中的微粒数数结构示意图结构示意图常见金属常见金属六方最密堆积六方最密堆积A3体心立方密体心立方密堆积堆积A2面心立方最密面心立方最密堆积堆积A1三种典型结构三种典型结构型式型式12128 812122 22 24 4Mg,Zn,TiMg,Zn,TiLi,Na,K,BLi,Na,K,Ba,W,Fea,W,FeCa,Cu,Au,Al,PCa,Cu,Au,Al,Pd,Pt,Agd,Pt,Ag，【课堂练习课堂练习2 2】金属晶体堆积密度大，原子配位金属晶体堆积密度大，原子配位 数高，能充分利用空间的原因是

12、（数高，能充分利用空间的原因是（）A.A.金属原子的价电子数少金属原子的价电子数少 B.B.金属晶体中有自由电子金属晶体中有自由电子 C.C.金属原子的原子半径大金属原子的原子半径大 D.D.金属键没有饱和性和方向性金属键没有饱和性和方向性D D【课堂练习课堂练习3 3】金属具有延展性的原因（金属具有延展性的原因（）A.A.金属原子半径都较大，价电子较少金属原子半径都较大，价电子较少B.B.金属受外力作用变形时，金属阳离子与金属受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用自由电子间仍保持较强烈作用C.C.金属中大量自由电子受外力作用时运动金属中大量自由电子受外力作用时运动速度加快速

13、度加快D.D.自由电子受外力作用时能迅速传递能量自由电子受外力作用时能迅速传递能量B B只有金属晶体受击打或变形后金属键只有金属晶体受击打或变形后金属键不破坏不破坏【巩固练习巩固练习】1 1、下列金属晶体熔沸点由高到下列金属晶体熔沸点由高到低的是低的是()()A.NaA.Na、MgMg、Al B.MgAl B.Mg、AlAl、Ca Ca C.LiC.Li、NaNa、Cs D.KCs D.K、Ca Ca、NaNa关于金属晶体的体心立方密堆积的结构型式的关于金属晶体的体心立方密堆积的结构型式的叙述中，正确的是（叙述中，正确的是（）A.A.晶胞是六棱柱晶胞是六棱柱 B.B.属于属于A A2 2型密堆

14、积型密堆积C.C.每个晶胞中含每个晶胞中含4 4个原子个原子 D.D.每个晶胞中含每个晶胞中含5 5个原子个原子C CB B3 3、根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是、根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是_。A.A.由分子间作用力形成，熔点很低由分子间作用力形成，熔点很低B.B.由共价键结合形成网状晶体，熔点很高由共价键结合形成网状晶体，熔点很高C.C.固体有良好的导电性、导热性和延展性固体有良好的导电性、导热性和延展性4 4、下列关于金属晶体的叙述正确的是、下列关于金属晶体的叙述正确的是_。A.A.常温下，金属单质都以金属晶体形式存在常温下，金属单质都以金属晶体形式存在B.B.金属阳离子与

15、自由电子之间的强烈作用，在一定外金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失力作用下，不因形变而消失C.C.钙的熔、沸点高于钾钙的熔、沸点高于钾D.D.温度越高，金属的导电性越好温度越高，金属的导电性越好C CBCBC5 5、图乙为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。、图乙为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。该晶胞该晶胞“实际实际”拥有的铜原子数是拥有的铜原子数是_个。个。该晶胞称为该晶胞称为_（填序号）（填序号）A.A.六方晶胞六方晶胞 B.B.体心立方晶胞体心立方晶胞C.C.面心立方晶胞面心立方晶胞此晶胞立方体的边长为此晶胞立方体的边长为a cma cm，CuCu的相

16、对原子质量为的相对原子质量为6464，金属铜的密度为，金属铜的密度为 g/cm g/cm3 3，则阿伏加德罗常数为，则阿伏加德罗常数为_（用（用a a、表示）。表示）。4 43256aC C6.Al6.Al的晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特的晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。丙所示。（1 1）晶胞中）晶胞中AlAl原子的配位数为原子的配位数为_，一个晶胞中，一个晶胞中AlAl原子的数目为原子的数目为_。（2 2）若已知）若已知AlAl的原子半径为的原子半径为d,Nd,NA A代表阿

17、伏加德罗常数，代表阿伏加德罗常数，AlAl的相对原子质量为的相对原子质量为M M，该晶体的密度为，该晶体的密度为_（用（用字母表示）。字母表示）。12124 4 知识回顾知识回顾 1 1、金属单质常温下谁不是金属晶体？、金属单质常温下谁不是金属晶体？2 2、比较下列金属的熔沸点、比较下列金属的熔沸点K Mg Ca K Mg Ca 铁铁 生铁生铁 HgHg3 3、什么是合金？合金为什么比纯金属的性、什么是合金？合金为什么比纯金属的性能更优越？能更优越？P P7979-8080(1)(1)多数合金多数合金熔点低熔点低于其组分中任一种组成金属于其组分中任一种组成金属的熔点；的熔点；(2)(2)硬度硬

18、度一般比其组分中任一金属的一般比其组分中任一金属的硬度硬度大大；（特例：钠钾合金是液态的，用于原；（特例：钠钾合金是液态的，用于原子反应堆里的导热剂）子反应堆里的导热剂）(3)(3)合金的合金的导电性和导导电性和导热性低热性低于任一组分金属。利用合金的这一特性，于任一组分金属。利用合金的这一特性，可以制造高电阻和高热阻材料。还可制造有特可以制造高电阻和高热阻材料。还可制造有特殊性能的材料，如在铁中掺入殊性能的材料，如在铁中掺入1515铬和铬和9 9镍得镍得到一种耐腐蚀的不锈钢，适用于化学工业。到一种耐腐蚀的不锈钢，适用于化学工业。金属与金属或非金属融合而成的具有金属特性的物质。金属与金属或非金

19、属融合而成的具有金属特性的物质。【问题探究二问题探究二】离子晶体离子晶体1 1、构成、构成NaClNaCl、NaOHNaOH 、NHNH4 4ClCl晶体的微粒各是什么？晶晶体的微粒各是什么？晶体中存在哪些化学键？体中存在哪些化学键？2 2、将上述晶体熔化时，作用力是否受到破坏？、将上述晶体熔化时，作用力是否受到破坏？3 3、常见的离子晶体有哪些？（物质类别、组成元素）、常见的离子晶体有哪些？（物质类别、组成元素）4 4、根据以下数据，离子晶体的熔沸点与什么有关？、根据以下数据，离子晶体的熔沸点与什么有关？5 5、如何衡量离子键的强弱？与哪些因素有关？、如何衡量离子键的强弱？与哪些因素有关？几

20、种离子晶体的熔点：几种离子晶体的熔点：晶体晶体NaClNaClNaBrNaBrNaIMgO熔点熔点/8017506622800 晶格能晶格能 (在一定程度上可以用来衡量离子键的强弱在一定程度上可以用来衡量离子键的强弱)拆开拆开1mol 1mol 离子晶体，使之形成离子晶体，使之形成完全完全气态气态阴阴离子离子和气态阳离子所吸收的和气态阳离子所吸收的能能量量.2 2.意义意义一般而言，一般而言，晶格能晶格能越大，离子晶体的离越大，离子晶体的离子键越强，晶体的熔沸点越高，硬度越子键越强，晶体的熔沸点越高，硬度越大。大。NoImage 从表中数据可以看出从表中数据可以看出:离子晶体的晶格能随离子间距

21、的减小而增大离子晶体的晶格能随离子间距的减小而增大,因因此随着阳离子或阴离子半径的减小此随着阳离子或阴离子半径的减小,晶格能增大晶格能增大;晶格能愈大晶格能愈大,晶体的熔点就愈高。晶体的熔点就愈高。离子晶体的晶格能还与阴、阳离子所带的电荷离子晶体的晶格能还与阴、阳离子所带的电荷数有关。数有关。晶格能晶格能与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比与阴、阳离子间的距离成反比 晶格能晶格能 q q1 1.q q2 2/r r 晶格能的大小还与离子晶体的晶格能的大小还与离子晶体的结构型式有关结构型式有关。带异性电荷的离子之间存在相互吸引，带同性电带

22、异性电荷的离子之间存在相互吸引，带同性电荷的离子之间却存在相互排斥作用。荷的离子之间却存在相互排斥作用。离子晶体的特性；离子晶体的特性；(1)(1)熔点、沸点较高，而且随着离子电荷的增熔点、沸点较高，而且随着离子电荷的增加、离子间距的缩短，晶格能增大，熔点升高。加、离子间距的缩短，晶格能增大，熔点升高。(2)(2)一般易溶与水，难溶于非极性溶剂。一般易溶与水，难溶于非极性溶剂。(3)(3)固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电【练习练习】试比较试比较CaOCaO、BaOBaO、NaClNaCl、KClKCl的熔点高低的熔点高低顺序顺序 CaOBaONa

23、ClKClCaOBaONaClKCl【知识总结二知识总结二】离子晶体离子晶体1.1.概概念：念：。构晶微粒：构晶微粒：微粒间作微粒间作用用：。2 2常见的离子晶常见的离子晶体：体：。3 3、晶格、晶格能：能：。影响因影响因素：素：。4 4、离子晶体性质：、离子晶体性质：（1 1）熔沸）熔沸点点:。（2 2）溶解）溶解性：性：。（3 3）导电）导电性：性：。【思考思考】溶于水能导电的肯定是离子晶体？溶于水能导电的肯定是离子晶体？熔融状态能导电的肯定是离子晶体？熔融状态能导电的肯定是离子晶体？熔融状态能导电的化合物肯定是离子晶体？熔融状态能导电的化合物肯定是离子晶体？什么晶体在固态时能导电？什么晶

24、体在固态时能导电？晶格能是破坏晶格能是破坏1mol1mol晶体，使它变成完全分离的气态自由离子晶体，使它变成完全分离的气态自由离子所需要消耗的能量。所需要消耗的能量。影响晶格能大小的因素主要是离子半径、离子影响晶格能大小的因素主要是离子半径、离子电荷以及离子的电子层构型等。电荷以及离子的电子层构型等。较高较高一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂中一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂中固态时不导电，熔融状态或水溶液中能导电固态时不导电，熔融状态或水溶液中能导电【问题探究三问题探究三】观察观察NaClNaCl晶体的堆积模型晶体的堆积模型.NaCl.NaCl晶体采取哪种堆积方式？晶体采取哪种堆积方式？2.N

25、aCl2.NaCl晶体中晶体中NaNa+和和ClCl-的配位数分别为多少？的配位数分别为多少？3.NaCl3.NaCl晶体中在晶体中在NaNa+周围与它周围与它最近且距离相等最近且距离相等的的 NaNa+共共有几个？有几个？4.4.一个一个NaClNaCl晶胞中含有的晶胞中含有的NaNa+和和ClCl-各是多少？各是多少？5.NaCl5.NaCl晶体中，存在单独的晶体中，存在单独的“NaCl”NaCl”分子吗？分子吗？6 6、“NaCl”NaCl”这一化学式表示什么含义？这一化学式表示什么含义？代表代表NaNa+；代表；代表ClCl-12124 4 4 4面心立方体面心立方体-A1-A1氯化钠

26、的晶体结构氯化钠的晶体结构Cl-Na+小结小结1 1：1 1.每个每个NaNa+同时吸引同时吸引 个个 Cl Cl-，每个，每个ClCl-同时吸引同时吸引 个个Na+Na+，而，而Na+Na+数目与数目与Cl-Cl-数目之数目之比比为为 化学式为化学式为_ _ 2.2.根据氯化钠的结构模型确定晶胞，并分根据氯化钠的结构模型确定晶胞，并分析其构成。每个晶胞中有析其构成。每个晶胞中有 NaNa+，有有 个个ClCl-3.3.在每个在每个NaNa+周围与它最近的且距离相等的周围与它最近的且距离相等的NaNa+有有 个个6 66 61 1：1 1NaClNaCl4 44 41212小结小结2 21.1

27、.每个每个CsCs+同时吸引同时吸引 个个 ClCl-，每，每个个ClCl-同时吸引同时吸引 个个CsCs+，而，而CsCs+数目与数目与ClCl-数目之为数目之为 化学式为化学式为 2.2.根据氯化铯的结构模型确定晶胞，并根据氯化铯的结构模型确定晶胞，并分析其构成。每个晶胞中有分析其构成。每个晶胞中有 CsCs+，有有 个个ClCl-3 3.在每个在每个CsCs+周围与它最近的且距离相周围与它最近的且距离相等的等的CsCs+有有 个个8 88 81 1：1 1CsClCsCl1 11 16 6ZnSZnS的晶体结构示意图的晶体结构示意图 根据硫化锌的结构模型确定晶胞，并分根据硫化锌的结构模型

28、确定晶胞，并分析其构成。每个晶胞中有析其构成。每个晶胞中有 个个ZnZn2+2+，有有 个个S S2-2-4 44 4离离 子子 晶晶 体的空间结构体的空间结构1.NaCl 1.NaCl 型型2.CsCl 2.CsCl 型型3.ZnS 3.ZnS 型型ANdM324晶体晶体类型类型晶胞结构晶胞结构配位数配位数符合类型符合类型NaClNaCl型型CsClCsCl型型ZnSZnS型型 ABAB型型离子晶体的基本结构型式对比：离子晶体的基本结构型式对比：NaClLi,Na,KLi,Na,K和和RbRb的卤的卤化物化物,AgF,MgO,AgF,MgOCsBr,CsI,CsBr,CsI,NHNH4 4C

29、lClBeOBeO、BeSBeS6 68 84 4 练一练练一练 观察课本观察课本8181页介绍的几种常见的页介绍的几种常见的ABAB型离子型离子晶体：根据晶体：根据CsClCsCl、ZnSZnS的晶胞的晶胞找出它们的配找出它们的配位数位数并并计算出每个晶胞中含有的阴、阳离计算出每个晶胞中含有的阴、阳离子的个数。子的个数。CsClCsCl晶胞中晶胞中 CsCs+、ClCl-的配位数：的配位数：CsCs+：个：个 ClCl-：个：个ZnSZnS晶胞中晶胞中 ZnZn2+2+、S S2-2-的配位数：的配位数：ZnZn2+2+：个：个 S S2-2-：个：个【巩固练习巩固练习】1 1、如图，直线交

30、点处的圆圈为、如图，直线交点处的圆圈为NaClNaCl晶晶体中体中NaNa+或或ClCl-所处的位置。这两种离子在空间三个互所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。相垂直的方向上都是等距离排列的。（1 1）请将其中代表）请将其中代表NaNa+的圆圈涂黑，的圆圈涂黑，以完成以完成NaClNaCl晶体结构示意图。晶体结构示意图。（2 2）晶体中，在每个）晶体中，在每个NaNa+的周围与的周围与它最接近的且距离相等的它最接近的且距离相等的NaNa+共有共有_个。个。（3 3）一个）一个NaClNaCl晶胞中晶胞中ClCl-的个数等于的个数等于_，NaNa+的个数等于的个数等于_322ArNM（4 4）设）设NaClNaCl的摩尔质量为的摩尔质量为Mr gmolMr gmol-1-1，食，食盐晶体的密度为盐晶体的密度为 gcm gcm-3-3，阿伏加德罗常，阿伏加德罗常数的值为数的值为N NA A。食盐晶体中两个距离最近的钠。食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为离子中心间的距离为_cm_cm。322ArNM