人教版高中化学选修3课件:3.3 金属晶体1.ppt
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1、 金金 属属 晶晶 体体 (第一课时) TiTi 金属样品金属样品 一、金属晶体 1、定义: 2、最小微粒: 3、微粒间的作用关系: 金属键 4、熔化和沸腾时破坏的作用关系 金属键 通过金属阳离子与自由电子之间的较强 作用形成的单质晶体。 金属阳离子与自由电子 1、金属键的成键微粒:、金属键的成键微粒: 金属阳离子和自由电子。金属阳离子和自由电子。存在于金属存在于金属 单质和合金中。单质和合金中。 2、金属键的特征:、金属键的特征: 自由电子可以在整块金属中自由自由电子可以在整块金属中自由移动,移动, 因此因此金属键没有方向性和饱和性。金属键没有方向性和饱和性。 金属键金属键 3、金属键的本质
2、:、金属键的本质: “电子气理论电子气理论”(自由电子理论自由电子理论) 金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的“电电 子气子气”,被所有原子所共用,从而把所有的原子维系在被所有原子所共用,从而把所有的原子维系在 一起。一起。 二、金属晶体的共性二、金属晶体的共性 容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。 金属金属为什么为什么具有这些共同性质呢具有这些共同性质呢? 【讨论讨论1 1】 金属为什么易导电?金属为什么易导电? 在金属晶体中,存在着许多自由电子,这些自由在金属晶体中,存在着许多自由电子,这些自由 电子的
3、运动是没有一定方向的,但电子的运动是没有一定方向的,但在外加电场的条件在外加电场的条件 下下自由电子自由电子就会就会发生定向运动发生定向运动,因而形成电流,所以,因而形成电流,所以 金属容易导电。导电性随温度升高而降低。金属容易导电。导电性随温度升高而降低。 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 水溶液或水溶液或 熔融状态下熔融状态下 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: 三、三、电子气理论对金属的物理性质的解释电子气理论对金属的物理性质
4、的解释 1. 1. 对金属导电性的解释对金属导电性的解释 【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,运动速度加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。快,通过碰撞,把能量传给金属离子。 金属容易导热,是由于金属容易导热,是由于自由电子运动时与自由电子运动时与 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 低低的部分,从而使整块
5、金属达到相同的温度。的部分,从而使整块金属达到相同的温度。 2.2.对金属导热性的解释对金属导热性的解释 【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? 金属晶体受外力作用时,晶体中的各原金属晶体受外力作用时,晶体中的各原 子层就会发生相对滑动,但不会改变原来的子层就会发生相对滑动,但不会改变原来的 排列方式,弥漫在金属原子间的电子气可以排列方式,弥漫在金属原子间的电子气可以 起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用,所起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用,所 以在各原子层之间发生相对滑动之后,仍可以在各原子层之间发生相对滑动之后,仍可 保持这种相互作用,因而即使在外力作用下
6、,保持这种相互作用,因而即使在外力作用下, 发生形变也不断裂,因此,金属有良好的延发生形变也不断裂,因此,金属有良好的延 展性。展性。 3.3.对金属延展性的解释对金属延展性的解释 4.4.对金属光泽和颜色的解释对金属光泽和颜色的解释 由于由于自由电子可吸收所有频率的光,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然后很快释放出各种频率的光,因此绝大因此绝大 多数金属具有银白色或钢灰色光泽。而某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。吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。
7、当金属成粉末状时,金属晶体的当金属成粉末状时,金属晶体的晶面晶面 取向杂乱、晶格排列不规则取向杂乱、晶格排列不规则,吸收可见光,吸收可见光 后辐射不出去,所以一般呈黑灰色。后辐射不出去,所以一般呈黑灰色。 【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 金属离金属离 子和自子和自 由电子由电子 自由电子在自由电子在 外加电场的外加电场的 作用下发生作用下发生 定向移动定向移动 自由电子与自由电子与 金属离子碰金属离子碰 撞传递热量撞传递热量 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 四、金属晶体的判定 金属晶体 最小微粒最小微粒
8、 金属阳离子和自由电子 固态金属单质及其合金固态金属单质及其合金 物质类别物质类别 金属晶体的共性金属晶体的共性 五、决定金属晶体熔沸点高低及硬度大小的因素 金属键的强弱 金属键越强,熔沸点越高,硬度越大。 金属阳离子半径越小,所带电荷越多, 金属键越强。 硬度: Na Mg Al 熔点: Na Mg Al 沸点: Na Mg Al 知识要点小结 一、金属晶体 1、定义: 2、最小微粒: 3、微粒间的作用关系: 4、熔化和沸腾时破坏的作用关系 二、金属晶体的共性二、金属晶体的共性 三、电子气理论对金属的物理性质的解释三、电子气理论对金属的物理性质的解释 四、金属晶体的判定 五、决定金属晶体熔沸
9、点高低及硬度大小的因素 资料资料 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 -38.87 熔点最高的金属是熔点最高的金属是- 钨钨 3410 密度最小的金属是密度最小的金属是- 锂锂 0.53g/cm3 密度最大的金属是密度最大的金属是- 锇锇 22.57g/cm3 硬度最小的金属是硬度最小的金属是- 铯铯 0.2 硬度最大的金属是硬度最大的金属是- 铬铬 9.0 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 铂丝直径:铂丝直径: mm 展性最好的金属是展性最好的金属是- 金金 金箔厚:金箔厚: mm 5
10、000 1 10000 1 小结:三种晶体类型与性质的比较小结:三种晶体类型与性质的比较 晶体类型晶体类型 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体 概念概念 作用力作用力 构成微粒构成微粒 物物 理理 性性 质质 熔沸点熔沸点 硬度硬度 导电性导电性 实例实例 金刚石、二氧化硅、金刚石、二氧化硅、 晶体硅、碳化硅晶体硅、碳化硅 Ar、S等等 Au、Fe、Cu、钢、钢 铁等铁等 相邻原子之间以共价键相邻原子之间以共价键 相结合而成具有空间网相结合而成具有空间网 状结构的晶体状结构的晶体 共价键共价键 原子原子 很大很大 很高很高 无(硅为半导体)无(硅为半导体) 分子分子 分子间以
11、范德分子间以范德 华力相结合而华力相结合而 成的晶体成的晶体 范德华力范德华力 很低很低 很小很小 无无 通过金属键形成的通过金属键形成的 晶体晶体 金属键金属键 金属阳离子和自金属阳离子和自 由电子由电子 差别较大差别较大 差别较大 差别较大 导体导体 练习 下列说法错误的是( ) A、镁的硬度大于铝 B、镁的熔沸点低于钙 C、镁的硬度大于钾 D、钙的熔沸点高于钾 AB 练习 下列四中有关性质的描述,可能是金属晶体 的是( ) A、有分子间作用力结合而成,熔点很低 B、固体或熔融态易导电,熔点较高 C、由共价键结合成网状晶体,熔点很高 D、固体不导电,熔融态也不导电,但溶于 水后能导电 B
12、金金 属属 晶晶 体体 (第二课时) 四、金属晶体的原子堆积模型四、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。圆球的三维空间堆积而成的。 1.1.理论基础:理论基础: 堆积原理:堆积原理: 组成晶体的金属原子在没有其他组成晶体的金属原子在没有其他 因素影响时,在空间的排列大都遵循因素影响时,在空间的排列大都遵循 紧密堆积紧密堆积原理。这是因为金属键没有原理。这是因为金属键没有 方向性,因
13、此都趋向于使金属原子吸方向性,因此都趋向于使金属原子吸 引更多的其他原子分布于周围,并以引更多的其他原子分布于周围,并以 紧密堆积方式降低体系的能量,使晶紧密堆积方式降低体系的能量,使晶 体变得比较稳定。体变得比较稳定。 紧密堆积:紧密堆积:微粒之间的作用力,使微粒微粒之间的作用力,使微粒 间尽可能的相互接近,使它们占有最小间尽可能的相互接近,使它们占有最小 的空间。的空间。 空间利用率:空间利用率:空间被晶格质点占据的百空间被晶格质点占据的百 分数。用来表示紧密堆积的程度。分数。用来表示紧密堆积的程度。 配位数:配位数:在密堆积中,一个原子或离子在密堆积中,一个原子或离子 周围距离最近且相等
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