专题3-第一单元-金属键和金属晶体课件.ppt

1、20232023年年1 1月月2525日星期三日星期三专题专题3 3第一单元第一单元金属键金属键 金属晶体金属晶体常见金属样品常见金属样品3、金属的分类：、金属的分类：按颜色：按颜色：黑色金属：黑色金属：Fe Cr MnFe Cr Mn有色金属：除以上三种金属以外有色金属：除以上三种金属以外按密度：按密度：轻金属：轻金属：4.5g/cm4.5g/cm4.5g/cm3 3 Zn CuZn Cu按含量按含量常见金属：常见金属：Fe Mg AlFe Mg Al稀有金属：稀有金属：锆、钒、钼锆、钒、钼 根据以上分类：金属镁、铝属于根据以上分类：金属镁、铝属于、金属金属有色有色 轻轻 常见常见2.金属元

2、素在周期表中的位置金属元素在周期表中的位置 及原子结构特征及原子结构特征 4、金属元素在周期表中的位置、金属元素在周期表中的位置 金属元素分布在周期表中的金属元素分布在周期表中的方和方和部，分别分布在除部，分别分布在除族以外的各主、副族以外的各主、副族中。族中。金属原子最外层电子数大部分小于金属原子最外层电子数大部分小于，但是等于但是等于4的有的有、5的有的有、6的的有有。二二.金属键金属键 描述金属键的最简单的理论是描述金属键的最简单的理论是“电子气电子气”理论理论.该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的形成遍布整块晶体的“

3、电子气电子气”.这些电子不是专属于这些电子不是专属于某几个特定的金属离子某几个特定的金属离子,而是均匀分布于整个晶体中而是均匀分布于整个晶体中,被被所有原子共用所有原子共用,从而把所有的金属原子维系在一起从而把所有的金属原子维系在一起.金属金属原子则原子则“浸泡浸泡”在在“电子气电子气”的的“海洋海洋”中中.1.1.定义：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。定义：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。2.2.形成形成 成键微粒成键微粒:金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子 存存 在在:金属单质和合金中金属单质和合金中3.3.方向性方向性:无方向性无方向性4.4.作作 用用:金属键金属

4、键 可见可见,金属晶体跟原子晶体一样金属晶体跟原子晶体一样,是一种是一种“巨分子巨分子”.金属键的强度差别很大。金属键的强度差别很大。4.4.金属的共性金属的共性:金属单质在化学反应中只作还原剂金属单质在化学反应中只作还原剂,在在化合物中金属元素只显正价化合物中金属元素只显正价具有金属光泽具有金属光泽,能导电能导电,导热导热,具有良好的延展性具有良好的延展性,金属的这些共性是与金属晶体中的金属的这些共性是与金属晶体中的化学键和金属原子的堆砌方式所导致的化学键和金属原子的堆砌方式所导致的（1）导电性导电性（2）导热性）导热性（3）延展性延展性 金属晶体中金属晶体中,充满着带负电的充满着带负电的“

5、电子气电子气”(自由电子自由电子),),这些电子气的运动是没有一定方向的这些电子气的运动是没有一定方向的,但在外加电场的条但在外加电场的条件下件下,自由电子定向运动形成电流自由电子定向运动形成电流,所以金属容易导电所以金属容易导电.不不同的金属导电能力不同同的金属导电能力不同,导电性最强的三中金属是：导电性最强的三中金属是：AgAg、CuCu、AlAl金属导电性的解释金属导电性的解释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熔融状态下水溶液或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

6、区别：比较离子晶体、金属晶体导电的区别：“电子气电子气”(自由电子自由电子)在运动时经常与金属在运动时经常与金属离子碰撞离子碰撞,引起两者能量的交换引起两者能量的交换.当金属某部分受当金属某部分受热时热时,那个区域里的那个区域里的“电子气电子气”(自由电子自由电子)能量增能量增加加,运动速度加快运动速度加快,通过碰撞通过碰撞,把能量传给金属离把能量传给金属离子子.“.“电子气电子气”（自由电子）在热的作用下与金属（自由电子）在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的部分传到温原子频繁碰撞从而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。度低的部分，从而使整块金属达

7、到相同的温度。晶体类型晶体类型电解质电解质金属晶体金属晶体 导电时的状态导电时的状态导电粒子导电粒子导电时发生的变化导电时发生的变化导电能力随导电能力随温度的变化温度的变化水溶液或水溶液或熔融状态下熔融状态下 金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作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用没有方向性.当金属受到外力作用时当金属受到外力作用时,晶体中的各原晶体中的各原子层就会发生相对滑动子层就会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式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起到类似轴承中滚珠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之间润滑剂的作

8、用,所以在各原子层之间发生相对滑动所以在各原子层之间发生相对滑动以后以后,仍可保持这种相互作用仍可保持这种相互作用,因而即使在外力作用下因而即使在外力作用下,发生形变也不易断裂发生形变也不易断裂.因此因此,金属都有良好的延展性。金属都有良好的延展性。金属延展性的解释金属延展性的解释自由电子自由电子+金属离子金属离子金属原子金属原子错位错位+4.4.金属晶体结构具有金属光泽和颜色金属晶体结构具有金属光泽和颜色 由于自由电子可由于自由电子可吸收所有频率的光吸收所有频率的光,然后很快释然后很快释放放出各种频率的光出各种频率的光,因此绝大多数金属具有银白色或钢灰因此绝大多数金属具有银白色或钢灰色光泽色

9、光泽.而某些金属而某些金属 金金(Au)(Au)黄黄色色,铜铜(Cu)(Cu)红红色色,铋铋(Bi)(Bi)微红微红色色,铅铅(Pb(Pb)蓝白蓝白色色 由于由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色殊的颜色.当金属成粉末状时当金属成粉末状时,金属晶体的金属晶体的晶面取向杂乱、晶晶面取向杂乱、晶格排列不规则格排列不规则,吸收可见光后辐射不出去吸收可见光后辐射不出去,所以成黑色所以成黑色.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与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由

10、电子之间 的金属键的强弱有密切关系的金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）熔点很高的金属：钨（熔点很高的金属：钨（3410）铁的熔点：铁的熔点：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金属阳离子半径越小,所带电荷越多所带电荷越多,自由电子越多自由电子越多,金属键越强金属键越强,熔点就相应越高熔点就相应越高,硬度也越大硬度也越大.但金属性越弱但金属性越弱如：如：K Na Mg Al Li Na K Rb Cs5.金属的特性注：金属的熔点硬度和金属键的强弱有关，金属键的强

11、注：金属的熔点硬度和金属键的强弱有关，金属键的强弱又可以用原子化热来弱又可以用原子化热来衡量衡量。原子化热是指。原子化热是指1mol金金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。部分金属的原子半径、原子化热和熔点部分金属的原子半径、原子化热和熔点金属Na MgAlCr原子外围电子排步3s1 3s23s23p13d54s1原子半径/pm186160143.1124.9原子化热/KJ*mol-1108.4146.4326.4397.5熔点/97.565066019006.影响影响金属键强弱的因素金属键强弱的因素（1 1）金属元素的原子半径）金属

12、元素的原子半径（2 2）单位体积内自由电子的数目）单位体积内自由电子的数目如如:同一周期金属原子半径越来越小同一周期金属原子半径越来越小,单位体积内自由电单位体积内自由电子数增加子数增加,故熔点越来越高故熔点越来越高,硬度越来越大硬度越来越大;同一主族同一主族金属原子半径越来越大金属原子半径越来越大,单位体积内自由电子数减少单位体积内自由电子数减少,故熔点越来越低故熔点越来越低,硬度越来越小。硬度越来越小。金属金属 键强弱判断也可参考键强弱判断也可参考:阳离子所带电荷多、半径阳离子所带电荷多、半径小金属键强，熔沸点高。小金属键强，熔沸点高。不同的金属在某些性质方面不同的金属在某些性质方面,如如

13、密度密度、硬度硬度、熔点熔点等等又表现出很大差别又表现出很大差别.这与金属原子本身、晶体中原子的排这与金属原子本身、晶体中原子的排列方式等因素有关列方式等因素有关.I.I.有自由电子存在有自由电子存在,是良好的导体是良好的导体;II.II.自由电子与金属离子碰撞传递热量自由电子与金属离子碰撞传递热量,具有良好的传具有良好的传热性能热性能;III.III.自由电子能够吸收可见光并能随时放出自由电子能够吸收可见光并能随时放出,使金属不使金属不透明透明,且有光泽且有光泽;IV.IV.等径圆球的堆积使原子间容易滑动等径圆球的堆积使原子间容易滑动,所以金属具有所以金属具有良好的延展性和可塑性良好的延展性

14、和可塑性;V.V.金属间能金属间能“互溶互溶”,易形成合金。易形成合金。总结总结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

15、：mm500011000011.1.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()()A.A.金属离子间的相互作用金属离子间的相互作用 B.B.金属原子间的相互作用金属原子间的相互作用 C.C.金属离子与自由电子间的相互作用金属离子与自由电子间的相互作用 D.D.金属原子与自由电子间的相互作用金属原子与自由电子间的相互作用 C练习练习2.2.金属能导电的原因是（金属能导电的原因是（）A.A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱 B.B.金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发

16、生定向 移动移动 C.C.金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定 向移动向移动 D.D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子金属晶体在外加电场作用下可失去电子 B3.3.金属的下列性质中金属的下列性质中,不能用金属的电子气理论加以解释不能用金属的电子气理论加以解释 的是的是()()A.A.易导电易导电 B.B.易导热易导热 C.C.有延展性有延展性 D.D.易锈蚀易锈蚀D4.4.金属具有延展性的原因是金属具有延展性的原因是()()A.A.金属原子半径都较大金属原子半径都较大,价电子较少价电子较少 B.B.金属受外力作用变形时金属受外力作用变形

17、时,金属阳离子与自由电子金属阳离子与自由电子 间仍保持较强烈作用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速度加快金属中大量自由电子受外力作用时运动速度加快 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B5.5.判断下列说法错误的是（判断下列说法错误的是（）A.A.镁的硬度大于铝镁的硬度大于铝 B.B.镁的熔沸点低于钙镁的熔沸点低于钙 C.C.镁的硬度大于钾镁的硬度大于钾 D.D.钙的熔沸点高于钾钙的熔沸点高于钾 AB 6.6.不仅与金属的晶体结构有关不仅与金属的晶体结构有关,而且与金属原子本身的而且与金属原子本身的 性质有关的是金属的性质有

18、关的是金属的()()A.A.导电性导电性 B.B.导热性导热性 C.C.密度密度 D.D.熔点熔点 8.8.下列叙述中下列叙述中,一定是金属元素的是一定是金属元素的是()()A.A.最外层只有一个电子最外层只有一个电子 B.B.在反应中很容易失去电子在反应中很容易失去电子 C.C.具有金属光泽的单质具有金属光泽的单质 D.D.核外最外电子层有核外最外电子层有1-21-2个电子个电子 7.7.某晶体不导电某晶体不导电,在熔融状态下能被电解在熔融状态下能被电解,则该晶体是则该晶体是 A.A.分子晶体分子晶体 B.B.原子晶体原子晶体 C.C.离子晶体离子晶体 D.D.金属晶体金属晶体 9.9.下列

19、叙述的各项性质中下列叙述的各项性质中,不属于金属的通性的是不属于金属的通性的是()()A.A.导电、导热性导电、导热性 B.B.延展性延展性 C.C.光亮而透明光亮而透明 D.D.熔点都很高熔点都很高 10.10.与金属的导电性和导热性有关的是与金属的导电性和导热性有关的是()()A.A.原子半径大小原子半径大小 B.B.最外层电子数的多少最外层电子数的多少 C.C.金属的活泼性金属的活泼性 D.D.自由电子自由电子 11.11.下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（）A.A.任何晶体中任何晶体中,若含有阳离子也一定含有阴离子若含有阳离子也一定含有阴离子 B.B.原子晶体中只含有共价键原子晶体中

20、只含有共价键 C.C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键离子晶体中只含有离子键，不含有共价键 D.D.分子晶体中只存在分子间作用力分子晶体中只存在分子间作用力,不含有其他化学键不含有其他化学键 B12.12.下列有关金属元素特征的叙述中正确的是下列有关金属元素特征的叙述中正确的是()()A.A.金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性 B.B.金属元素在化合物中一定显正价金属元素在化合物中一定显正价 C.C.金属元素在不同化合物中的化合价均不同金属元素在不同化合物中的化合价均不同 D.D.金属单质的熔点总是高于分子晶体金属单质的熔点总是高于分子晶体B1

21、3.13.关于关于AA族和族和AA族元素的下列说法中正确的是族元素的下列说法中正确的是()()A.A.同一周期中同一周期中,A,A族单质的熔点比族单质的熔点比AA族的高族的高 B.B.浓度都是浓度都是0.01mol/L0.01mol/L时时,KOH,KOH溶液的溶液的pHpH比比Ba(OH)Ba(OH)2 2的小的小 C.C.氧化钠的熔点比氧化镁的高氧化钠的熔点比氧化镁的高 D.D.加热时碳酸钠比碳酸镁易分解加热时碳酸钠比碳酸镁易分解B15.15.有有A A、B B、C C三种元素三种元素.已知已知4gA4gA元素的单质与水作用元素的单质与水作用,标况下放出标况下放出H H2 22.24L,2

22、.24L,反应中有反应中有1.2041.20410102323个电子发生转移。个电子发生转移。B B元素可与元素可与A A形成形成ABAB2 2型的离子化合物型的离子化合物,且知且知A A、B B的离子具的离子具有相同的核外电子排布有相同的核外电子排布.元素元素C C的气态氢化物可与其最高的气态氢化物可与其最高价氧化物的水化物发生非氧化还原反应生成盐价氧化物的水化物发生非氧化还原反应生成盐,1mol,1mol该盐该盐含含4242个电子个电子.据此填写下列空白：据此填写下列空白：(1)(1)元素符号：元素符号：A_A_，B_B_，C_C_。(2)(2)用电子式表示用电子式表示C C的气态氢化物的

23、形成过程的气态氢化物的形成过程_；它与它与B B的气态氢化物反应时有的气态氢化物反应时有_现象发生，生成现象发生，生成物的电子式物的电子式_，它属于，它属于_晶体。晶体。14.14.关于晶体的下列说法正确的是（关于晶体的下列说法正确的是（）A.A.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 B.B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 C.C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 D.D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 A A三三.金属晶体金属晶体1.1.晶体晶体(1)(1)

24、定义定义:通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。叫晶体。(2)(2)其结构特征是内部的微粒在三维空间的排布具有特其结构特征是内部的微粒在三维空间的排布具有特定的定的周期性周期性,即隔一定距离重复出现。即隔一定距离重复出现。(3)(3)晶体形成晶体形成 的途径的途径a.熔融态物质凝固。熔融态物质凝固。b.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)。c.溶质从溶液中析出。溶质从溶液中析出。晶体晶体离子型晶体离子型晶体 原子型晶体原子型晶体 分子型晶体分子型晶体 金属型晶体金属型晶体 混合型晶体混合型晶体(4)(4)分类分类

25、(5)晶体的宏观特征晶体的宏观特征1)1)均匀性、对称性均匀性、对称性(微粒排列的周期性微粒排列的周期性)2)2)自发地自发地形成多面体外形形成多面体外形3)3)晶体具有明显晶体具有明显确定确定的熔点的熔点4)4)晶体对晶体对X X射线的衍射射线的衍射5)5)各向异性各向异性(6)各向异性（举例说明）各向异性（举例说明）1)1)石墨在与层平行的方向上具有导电性，而在与层垂直石墨在与层平行的方向上具有导电性，而在与层垂直的方向上就不具有导电性。的方向上就不具有导电性。2)2)在水晶的柱面上涂一层蜡在水晶的柱面上涂一层蜡,用红热的针接触蜡面中央用红热的针接触蜡面中央,蜡熔化呈椭圆形而不呈圆形蜡熔化

26、呈椭圆形而不呈圆形,这是由于水晶柱面长轴这是由于水晶柱面长轴方向与短轴方向传热速度不同。方向与短轴方向传热速度不同。3)3)从不同方向观察红宝石或蓝宝石从不同方向观察红宝石或蓝宝石,会发现宝石的颜色会发现宝石的颜色不同不同,这是由于方向不同这是由于方向不同,晶体对光的吸收性质不同晶体对光的吸收性质不同.晶体与晶体与非晶体的本质差异非晶体的本质差异说明：说明：晶体自范性的本质：是晶体中粒子微观空间里呈晶体自范性的本质：是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。现周期性的有序排列的宏观表象。晶体自范性的条件之一：生长速率适当。晶体自范性的条件之一：生长速率适当。自范性自范性微观结构微观

27、结构晶体晶体 有有(能能自发自发呈呈现多面体外形现多面体外形)原子在三维空间里呈原子在三维空间里呈周期性有序排列周期性有序排列非晶体非晶体 没有没有(不能自发不能自发呈现多面体外形呈现多面体外形)原子排列相对无序原子排列相对无序28 2.2 Crystal&non-crystal非晶体非晶体晶体晶体 原子或原子团、离子或分子在空间按一定原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律呈规律呈周期性周期性地排列构成的固体地排列构成的固体 原子、分子或离子原子、分子或离子无规则无规则地堆积在一起所地堆积在一起所形成的固体形成的固体石英玻璃石英玻璃石英晶体（石英晶体（SiOSiO2 2）周期性周期性无形无形

28、1.晶胞晶胞:能够反映晶体结构特征的基本重复单元能够反映晶体结构特征的基本重复单元平行六平行六面体面体无隙并置无隙并置无隙并置无隙并置晶体结构中具有代表性的最小晶体结构中具有代表性的最小重复单位重复单位，称为，称为晶胞晶胞。晶体是由晶胞并置堆砌而晶体是由晶胞并置堆砌而成SiO平移对称性示意图平移对称性示意图晶胞的本质属性：晶胞的本质属性：平移性平移性三种典型立方晶体结构三种典型立方晶体结构密堆积的定义密堆积的定义:密堆积：密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中的晶体中,原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于相原子、离子或分子等微观粒子

29、总是趋向于相互配位数高互配位数高,能充分利用空间的堆积密度最大的那些结能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。构。密堆积方式因充分利用了空间密堆积方式因充分利用了空间,而使体系的势能尽可能降而使体系的势能尽可能降低低,而结构稳定。而结构稳定。3.原子的密堆积方式原子的密堆积方式 原子和离子都具有一定的有效半径原子和离子都具有一定的有效半径,因而因而可以看成是可以看成是具有一定大小的球体具有一定大小的球体.在金属晶体和离子晶体中在金属晶体和离子晶体中,金属键和金属键和离子键离子键没有方向性和饱和性没有方向性和饱和性.因而因而,金属原子之间或者粒子金属原子之间或者粒子之间的相互结合之间的相互结合,

30、在形式上可以看作是球体间的相互堆积。在形式上可以看作是球体间的相互堆积。金属晶体原子平面排列方式有几种？金属晶体原子平面排列方式有几种？A143213642A5四四.金属晶体的堆积模型金属晶体的堆积模型(晶胞晶胞)思考思考:上述两种方式中上述两种方式中,与一个原子紧邻的原子数分与一个原子紧邻的原子数分别是多少别是多少?哪一种放置方式对空间的利用率较高哪一种放置方式对空间的利用率较高?(圆球圆球队周围剩余空隙最小队周围剩余空隙最小)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)非密置层非密置层配位数为配位数为配

31、位数为配位数为上下对齐上下对齐 简单立方简单立方四四.金属晶体的堆积模型金属晶体的堆积模型(晶胞晶胞)2.2.金属原子的常见空间堆积方式金属原子的常见空间堆积方式 非密置层堆积情况非密置层堆积情况1:1:(1)(1)立方堆积立方堆积(例例PoPo仅有仅有)这样得到的是简单立方堆积这样得到的是简单立方堆积,自然界只有钋自然界只有钋(Po)(Po)采采用这种排列用这种排列.体心立方体心立方四四.金属晶体的堆积模型金属晶体的堆积模型(晶胞晶胞)2.2.金属原子的常见空间堆积方式金属原子的常见空间堆积方式 非密置层层层堆积情况非密置层层层堆积情况2：（2)2)体心立方堆积体心立方堆积(例例K K、Na

32、Na、CrCr、Fe)Fe)这是非密置层另一种堆积这是非密置层另一种堆积 方式方式,将上层金属填入下层将上层金属填入下层 金属原子形成的凹穴中。金属原子形成的凹穴中。得到的是体心立方堆积得到的是体心立方堆积,如金属如金属K等等。（IA，VB，VIB）四四.金属晶体的堆积模型金属晶体的堆积模型(晶胞晶胞)2.2.金属原子的常见空间堆积方式金属原子的常见空间堆积方式 （3 3）面心立方堆积（例）面心立方堆积（例AuAu、AgAg、CuCu、AlAl）立方面心123456 第二层第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位。位。(或对准或对准

33、2，4，6 位，其情形是一样的位，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。密的堆积方式。下图是此种六方下图是此种六方紧密堆积的前视图紧密堆积的前视图ABABA 第一种是将球对准第一层的球。第一种是将球对准第一层的球。123456 于是每两层形成一个周期，于是每两层形成一个周期，即即 AB ABAB AB 堆积方式，形成堆积方式，形成六方紧密堆积六方紧密堆积。配位数配位数 12 12。(同层同层 6 6，上下层各上下层各 3)3)六方最密堆积分解图六方最密堆积分解图即即ABABABAB

34、堆积方式形成六方紧密堆积堆积方式形成六方紧密堆积.实例实例:镁、锌、钛等镁、锌、钛等 第三层的第三层的另一种另一种排列排列方式，方式，是将球对准第一层是将球对准第一层的的 2 2，4 4，6 6 位位，不同不同于于 AB AB 两层的位置两层的位置，这是这是 C C 层。层。123456123456123456123456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 第四层再排第四层再排 A A，于是形于是形成成 ABC ABCABC ABC 三层一个周三层一个周期。期。得到面心立方堆积得到面心立方堆积。配位数配位数 12 12。(同层同层 6 6，上下层各上下层各 3)3)

35、BCA ABC ABCABC ABC 形式的堆积，形式的堆积，为什么是面心立方堆积？为什么是面心立方堆积？我们来加以说明。我们来加以说明。面心立方最密堆积分解图面心立方最密堆积分解图即即ABCABCABCABC堆积方式形成堆积方式形成面心立方面心立方紧密堆积紧密堆积。实例：金、银、铜、铝实例：金、银、铜、铝 镁型，六方堆积镁型，六方堆积铜型，面心立方堆积铜型，面心立方堆积立方面心立方体心简单立方晶胞的堆积方式晶胞的堆积方式金属晶体是由若干个能够反映晶体结构特征的金属晶体是由若干个能够反映晶体结构特征的单元单元 排列形成的排列形成的.不同的金属不同的金属,晶胞在晶胞在其内部有不同的排列方式其内部

36、有不同的排列方式,一般可以分为三类。一般可以分为三类。(1)六方堆积类型：六方堆积类型：常见金属如：镁、锌、钛等。常见金属如：镁、锌、钛等。(2)面心立方堆积类型：面心立方堆积类型：常见金属如：金、银、铜、铝等。常见金属如：金、银、铜、铝等。(3)体心立方体堆积类型：体心立方体堆积类型：常见金属如：钠、钾、铬、钼等。常见金属如：钠、钾、铬、钼等。晶胞晶胞五五.金属晶体的简单计算金属晶体的简单计算1.1.配位数配位数:与一个原子距离最近的原子个数与一个原子距离最近的原子个数2.2.确定一个晶胞中含有的金属原子的个数确定一个晶胞中含有的金属原子的个数3.3.晶体的空间利用率晶体的空间利用率4.4.

37、金属晶体的密度金属晶体的密度晶胞中金属原子数目的计算晶胞中金属原子数目的计算(平均值平均值)顶点占顶点占1/8棱占棱占1/4面心占面心占1/2体心占体心占1（1 1）简单立方堆积）简单立方堆积配位数：配位数：6一个晶胞中的原子个数：一个晶胞中的原子个数：1空间利用率空间利用率（2 2）体心立方堆积）体心立方堆积配位数：配位数：8晶胞中的原子个数：晶胞中的原子个数：2空间利用率：空间利用率：(3)面心立方堆积面心立方堆积配位数：配位数：1212空间占有率：空间占有率：74%74%每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：4 4堆积模型采纳这种堆积的典型代表配位数晶胞镁型(hcp)Mg Zn Ti12简

38、单立方Po6钾型(bcp)Na K Fe8铜型(ccp)Cu Ag Au12总总 结结思考：思考：4中模型单位体积容纳原子数大小关系？中模型单位体积容纳原子数大小关系？52%68%74%74%空间利用率体心：体心：1面心：面心：1/2顶点：顶点：1/8棱边：棱边：1/4晶胞对质点的占有率的计算晶胞对质点的占有率的计算学与问：818181NaZnI I2CNa：8 +1=2Zn：8 +1=2I I2:C:(8 +6 )2=88 +6 +4=88121215.合金合金(1)定义：把两种或两种以上的金属定义：把两种或两种以上的金属(或金属与非或金属与非 金属金属)熔合而成的具有金属特性的物质叫做合金

39、。熔合而成的具有金属特性的物质叫做合金。(2)特点特点 合金的熔点比其成分中金属合金的熔点比其成分中金属 (低低,高高,介于两介于两种成分金属的熔点之间；种成分金属的熔点之间；)具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工性能。加工性能。低低为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢 纯金属内纯金属内,所有原子的大小和形状都是相同的所有原子的大小和形状都是相同的,原子原子的排列十分规整的排列十分规整.而合金中加入了其他元素或大或小的而合金中加入了其他元素或大或小的原子原子,改变了金属原子有规则的层状排列改变了金属原子有规则的

40、层状排列,使原子层之间使原子层之间的相对滑动变得困难的相对滑动变得困难.因此合金比纯金属延展性要差因此合金比纯金属延展性要差.例1 右图是金属铝晶体结构的示意图已知：金属铝的密度为2.7gcm-3。求：紧邻的铝原子之间的距离。例2 右图是金属铁晶体结构的示意图已知：金属铁的密度为7.8 gcm-3。求：紧邻的铁原子之间的距离。宏观性质与微观结构的联系宏观性质与微观结构的联系 aarrorr提示：提示：数出面心立方中的铜的个数：数出面心立方中的铜的个数：3.3.已知金属铜为面心立方晶体已知金属铜为面心立方晶体,如图所示如图所示,铜的相对原子铜的相对原子 质量为质量为63.54,63.54,密度为

41、密度为8.936g/cm3,8.936g/cm3,试求试求 (1)(1)图中正方形边长图中正方形边长a a,(2)(2)铜的金属半径铜的金属半径r,r,(3)(3)晶体中原子的空间利用率。晶体中原子的空间利用率。4.4.金晶体的最小重复单元金晶体的最小重复单元(也称晶胞也称晶胞)是面心立方体，是面心立方体，即在立方体的即在立方体的8 8个顶点各有个顶点各有个金原子，各个面的中个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有(如图如图)。金原子的直径为。金原子的直径为d d，用，用NANA表示阿伏加德罗常表示阿伏加德罗常数，数，M M表

42、示金的摩尔质量。表示金的摩尔质量。(1)(1)金晶体每个晶胞中含有金晶体每个晶胞中含有 个金原子。个金原子。(2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是钢性小球欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是钢性小球外，还应假定外，还应假定 。(3)一个晶胞的体积是多少一个晶胞的体积是多少?(4)金晶体的密度是多少金晶体的密度是多少?B化学式：化学式：A5.5.根据离子晶体的晶胞结构判断下列离子晶体的化学式：根据离子晶体的晶胞结构判断下列离子晶体的化学式：CABCABC3 36.晶胞结构如图所示晶胞结构如图所示,则顶点上原子被则顶点上原子被_个晶胞共有个晶胞共有,侧棱上的原子被侧棱上的原子被_个晶胞所个晶胞

43、所共有，共有，顶面棱上的原子被顶面棱上的原子被_个晶胞所共有个晶胞所共有思考思考:如果晶胞结构为六棱柱如果晶胞结构为六棱柱,结果如何结果如何?12 6 47.晶体硼的基本结构单元晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体，其中十面体的原子晶体，其中含有含有20个等边三角形和一个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角定数目的顶角，每个顶角上各有一个原子，试观察上各有一个原子，试观察右边图形，回答：右边图形，回答：这个基本结构单元由这个基本结构单元由 个硼原子组成，个硼原子组成，键角是键角是 ，共含有，共含有 个个BB键。键。1230最近发现一种由某金属原子最近

44、发现一种由某金属原子M和非金属和非金属原子原子N构成的气态团簇分子，如图所构成的气态团簇分子，如图所示顶角和面心的原子是示顶角和面心的原子是M原子，棱的原子，棱的中心和体心的原子是中心和体心的原子是N原子，它的化学原子，它的化学式为式为A BMNC D条件不够，无法写出化学式44NM1314NMC 有一黄铜合金有一黄铜合金CuCu和和ZnZn的质量分数依次为的质量分数依次为75%,75%,25%,25%,晶胞的密度为晶胞的密度为8.9gcm8.9gcm-3-3,晶体属于立方面心晶体属于立方面心结构结构,晶胞中含晶胞中含4 4个原子个原子.Cu.Cu和和ZnZn的相对原子质量的相对原子质量分别为分别为63.563.5和和65.4.65.4.求求:(1)Cu(1)Cu和和ZnZn所占的原子百分数所占的原子百分数;(2)(2)每个晶胞含合金的质量是多少克每个晶胞含合金的质量是多少克;(3)(3)晶胞的体积多大。晶胞的体积多大。