黑龙江省海林市朝鲜族中学高二化学人教版选修3 第三章 第三节 金属晶体 课件

复习提问 熔点 硬度 性质 粒子间的作用力 构成晶体粒子 结构 原子晶体 分子晶体 晶体类型结构性质 分子 较小 低 易升华 分子间作用力 原子 共价键 大 高 第三节金属晶体 金属的结构是怎样的 通过射线进行研究发现 在金属中 金属原子好像许多硬球一层一层紧密地堆积着 每一个金属原子周围有许多相同的金属原子围绕着 金属晶体中微粒之间强烈的相互作用是什么呢 1 概念 2 金属晶体成键微粒 3 本质 金属阳离子和自由电子 金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用 一 金属键 电子气理论 自由电子理论 金属原子脱落下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 4 金属键的特征 5 金属晶体的物理性质 没有方向性和饱和性 熔沸点较高 硬度较大 有良好的导电性 导热性和延展性 金属键强的金属晶体的熔沸点高 硬度大 由于不同金属中金属键的强度相差很大 故金属的熔沸点 硬度相差也很大 金属键强弱判断 金属阳离子半径越小 价电子数越多 金属阳离子与 电子气 的作用力越强 金属键越强 熔沸点越高 硬度越大 讨论1 金属为什么具有较好的延展性 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 仍保持相互作用 而且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 因而即使在外力作用下 发生形变也不易断裂 讨论2 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会发生定向运动 因而形成电流 所以金属容易导电 讨论3 金属为什么易导热 当金属某部分受热时 那个区域里的自由电子能量增加 运动速度加快 通过碰撞 把能量传给金属离子 但由于导热时自由电子在热的作用下与金属离子频繁碰撞 导致了金属的导热能力下降 即金属的热导率随温度的升高而下降 金属晶体的结构与性质的关系 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 金属阳离子和自由电子 性质 微粒 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 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 B 二 金属晶体的原子堆积模型 a 非密置层 b 密置层 一 平面堆积模型 哪种排列方式圆球周围剩余空隙最小 配位数 同一层内与一个原子紧密接触的原子数 4 6 剩余的空隙较大 非密置层 配位数为剩余空隙最小 密置层 配位数为 1 简单立方堆积 Po 二 三维空间堆积模型 晶胞含几个原子 1 简单立方堆积 配位数 空间利用率 52 6 2 体心立方堆积 K Na Fe 钾型 晶胞含几个原子 2个 按非密置层的堆积方式将上层金属原子填入下层的金属原子形成的穴中 并使非密置层的原子稍稍分离 体心立方堆积钾型 配位数 空间利用率 68 8 3 六方最密堆积 Mg Zn Ti 镁型 按照密置层的堆积方式堆积而成 第二层是将球对准1 3 5位 或2 4 6位 其情形是一样的 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 A 第一种是将球对准第一层的球 每两层形成一个周期 即ABAB堆积方式 形成六方紧密堆积 六方最密堆积 配位数 12 同层6 上下层各3 空间利用率 74 4 面心立方最密堆积 铜型 按照密置层的堆积方式堆积而成 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 此种立方紧密堆积的前视图 A 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 面心立方密堆积 镁型 铜型 金属晶体的两种最密堆积方式 金属晶体的四种堆积模型对比 思考 晶体的构成粒子采取密堆积有何意义 晶体的构成粒子采取密堆积的形式形成晶体可以提高空间利用率 降低体系能量 整个体系的能量越低 所形成的晶体就越稳定 这是由自然规律所决定的 只有比别人更早 更勤奋地努力 才能尝到成功的滋味