金属晶体-金属键-堆积方式

1、晶体结构,几种典型的晶体结构,高二化学（选修3）第三章,第三节 金属晶体,Ti,Ti,金属样品,1、金属共同的物理性质,容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。,金属为什么具有这些共同性质呢?,2、金属的结构,（1）定义： 金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。,（2）成键微粒: 金属阳离子和自由电子 （3）键的存在: 金属单质和合金中 （4）方向性: 无方向性 （5）键的本质: 电子气理论 金属原子脱落下来的价电子形成遍布整晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。 （6）键的强弱:阳离子半径；所带电荷,、金属键,组成粒子：金属阳离子和自由电子 作用力：金属离子和自由电子之间的较强作用 金属键（电子气理论）,、金属晶体： 概念：金属阳离子和自由电子通过金属键作用形成的晶体,【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。,3、金属晶体的结构与金属性质的内在联系,、金属晶体结构与金属导电性的关系,溶液或熔融液,固态或液态,阴离子

2、和阳离子,自由电子,增强,减弱,比较电解质导电与金属导电的区别：,【讨论2】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，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，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属离子。 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。,、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？ 原子晶体受外力作用时，原子间的位移必然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型，无延展性。而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。,、金属晶体结构与金属延展性的关系,金属的延展性,、金属晶体结构具有金属光泽和颜色,由于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，因此绝大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）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。 当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、晶格排列不规则，吸

3、收可见光后辐射不出去，所以成黑色。,4.金属晶体熔点变化规律,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,熔点最低的金属：汞（常温时成液态） 熔点很高的金属：钨（3410） 铁的熔点：1535 ,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，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。 如：K Na Mg Al Li Na K Rb Cs,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,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 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

4、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,练习,C,B,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.离子化合物中只含有离子键，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,B,B,4.下列有关金属键的叙述错误的是 ( ) A.金属键没有方向性 B.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用 C.金属键中的电子属于整块金属 D.金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关,5.下列有关金属元素特性的叙述正确的是 A. 金属原子只有还原性,金属离子只有氧化性 B. 金属元素在化合物中一定显正化合价 C. 金属元素在不同化合物中化合价均不相同 D. 金属元素的单质在常温下均为晶体,B,6. 金属的下列性质与金属键无关的是( ) A. 金属不透明并具有金属光泽 B. 金属易导电、传热 C. 金属具有较强的还原性 D. 金属具有延展性,C,7.能正确描述金属通性的是 ( ) A. 易导电、导热 B. 具有高的熔点 C. 有延展性 D. 具有强还原性,AC,8. 下列生活中的问

5、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,D,9. 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. Li Na K B. Na Mg Al C. Li Be Mg D. Li Na Mg,B,二.金属晶体的原子堆积模型,二维平面堆积方式,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,配位数：4,配位数：6,三维空间堆积方式,. 简单立方堆积,非密置层的三维堆积方式,晶胞内原子数： 配位数： 空间利用率： 典型金属：,立方晶胞,（钋）Po,52,6,1,Na、K、Cr、Mo、W等属于体心立方堆积。,. 体心立方堆积（钾型）,这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属原子形成的凹穴中,得到的是体心立方堆积。,. 体心立方堆积（钾型）,晶胞内原子数： 配位数： 空间利用率： 典型金属：,K 、Na、Fe,68,8,2,体心立方晶胞,三维空间堆积方式,密置

6、层的三维堆积方式,第一层 ：,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 ),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。,上图是此种六方 堆积的前视图,A,第一种： 将第三层球对准第一层的球,于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，形成六方堆积。,配位数 12 ( 同层 6，上下层各 3 ),.六方堆积（镁型）,镁、锌、钛等属于六方堆积,六方(镁型)堆积的晶胞,六方晶胞,晶胞内原子数： 配位数： 空间利用率： 典型金属：,Mg Zn Ti,74,12,2,此种立方紧密堆积的前视图,A,第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。 这种堆积方式可划分出面心立方晶胞。,配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 ),.面心立方 堆积（铜型）,金、银、铜、铝等属于面心立方堆积,ABC ABC 形式的堆积，为什么是面心立方堆积？我们来加以说明。,空间利用率高为74 。,两 个 密 置 层 密 置 堆 积,三 个 密 置 层 密 置 堆 积,六方堆积,面心立方 堆积,简单立方堆积, 体心立方堆积 体心立方晶胞, 六方堆积 六方晶胞,面心立方堆积 面心立方晶胞,堆积方式及性质小结,

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