人教化学选修3第三章复习共31张PPT2.ppt

金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型（（1 1）几个概念）几个概念 紧密堆积紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽：微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间可能的相互接近，使它们占有最小的空间 配位数配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数微粒个数 空间利用率空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积：晶体的空间被微粒占满的体积百分数，用它来表示紧密堆积的程度百分数，用它来表示紧密堆积的程度（（2）金属晶体的原子在二维平面堆积模型）金属晶体的原子在二维平面堆积模型 金属晶体中的原子可看成直径相等的小金属晶体中的原子可看成直径相等的小球将等径圆球在一平面上排列，有两种球将等径圆球在一平面上排列，有两种排布方式，按（排布方式，按（b b）图方式排列，圆球周围）图方式排列，圆球周围剩余空隙最小，称为密置层；按（剩余空隙最小，称为密置层；按（a a）图方）图方式排列，剩余的空隙较大，称为非密置层式排列，剩余的空隙较大，称为非密置层a a）非密置层）非密置层    （（b b）密置层）密置层（（3）金属晶体的原子在三维空间堆积模型）金属晶体的原子在三维空间堆积模型①①简单立方堆积（简单立方堆积（PoPo））简单立方堆积简单立方堆积②②体心立方堆积体心立方堆积——钾型（碱金属）钾型（碱金属）边长为边长为 a面面对角线边长为对角线边长为     a体对角线边长为体对角线边长为    a = 4r2、体心立方晶胞、体心立方晶胞  = 晶胞含有原子的体积晶胞含有原子的体积 / 晶胞体积晶胞体积   100%    =属于体心立方晶格结构的金属晶体有：属于体心立方晶格结构的金属晶体有：Li、、Na、、K、、Rb、、Cs、、Ca、、Sr、、Ba、、Ti、、V、、Nb、、Ta、、Cr、、Mo、、W、、Fe等。

等体体心心立立方方堆堆积积配位数：配位数：8 8镁型镁型铜型铜型③③镁型和铜型镁型和铜型123456 第二层第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准式是将球对准1 1，，3 3，，5 5 位 ( ( 或对准或对准 2 2，，4 4，，6 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可以有两种最紧密的堆积方式 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 于是每两层形成一于是每两层形成一个周期，即个周期，即 AB AB ABAB 堆堆积方式，形成六方紧密积方式，形成六方紧密堆积堆积 配位数配位数 12 12 ( ( 同层同层 6 6，，上下层各上下层各 3 3 ) ) ，空，空间利用率为间利用率为74%74% 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ABABA1234563.3.镁型镁型配位数为配位数为12的六方紧密堆积晶格；的六方紧密堆积晶格；属于六方紧密堆积晶格的属于六方紧密堆积晶格的金属晶体有：金属晶体有：Be、、Mg、、Ca、、Sr、、Co、、Ni、、Zn、、Cd、、Ti等。

等 第三层的第三层的另一另一种种排列方式，排列方式，是将是将球对准第一层的球对准第一层的 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1 12 23 34 45 56 6123456123456123456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，，于是形成于是形成 ABC ABC ABCABC 三层一个周期三层一个周期 得得到面心立方堆积到面心立方堆积 配位数配位数 12 12 ( 同层同层 6 6，， 上下层各上下层各 3 3 ) ) ④④面心立方面心立方: :铜型铜型 BCA配位数为配位数为12的面心立方紧密堆积晶格；的面心立方紧密堆积晶格；属于面心立方晶格的金属晶体有：属于面心立方晶格的金属晶体有：Sr、、Ca、、Al、、Pb、、Ag、、Au、、Cu、、Ni等镁型镁型铜型铜型金属晶体的两种最密堆积方式金属晶体的两种最密堆积方式边长为边长为 a面面对角线边长为对角线边长为       a＝＝4r3、面心立方晶胞、面心立方晶胞• a = 2.83 r•    每个每个面心立方晶胞含原子数目面心立方晶胞含原子数目：：              8   1/8 + 6   ½  = 4   % = (4   4/3  r 3) / a 3            = (4   4/3  r 3) / (2.83 r ) 3    100% = 74%4 4、、（六方）最密堆（六方）最密堆积积•解：解：A3堆 积 的 一个六方晶胞在在A3型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是平行四边形，各边长平行四边形，各边长a=2r，则平行四边形的面积，则平行四边形的面积 平行六面体的高：平行六面体的高：思考思考1:1:从上述金属的应用来看，金属有哪些从上述金属的应用来看，金属有哪些共同的物理性质呢共同的物理性质呢? ? 一、金属共同的物理性质一、金属共同的物理性质 容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等思考思考2:2:金属为什么具有这些共同性质呢金属为什么具有这些共同性质呢? ?二、金属的结构二、金属的结构1 1、、电子气理论电子气理论：由于金属原子的最外层电子数：由于金属原子的最外层电子数较少较少, ,容易失去电子成为金属离子容易失去电子成为金属离子, ,金属原子释金属原子释放出的价电子不专门属于某个特定的金属离子放出的价电子不专门属于某个特定的金属离子, ,而为许多金属离子所共有而为许多金属离子所共有, ,并在整个金属中自由并在整个金属中自由运动运动, ,这些电子又称为自由电子这些电子又称为自由电子. .自由电子几乎自由电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的““电子气电子气””，从而把所有金属原子维系在一起。

从而把所有金属原子维系在一起组成粒子：组成粒子：金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子2 2、、金属键金属键：：金属离子和自由电子之间的强烈金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用叫做金属键（电子气理论）的相互作用叫做金属键（电子气理论）3 3、、金属晶体金属晶体：：通过金属键结合形成的单质通过金属键结合形成的单质晶体金属单质和合金都属于金属晶体晶体金属单质和合金都属于金属晶体微粒间作用力：微粒间作用力：金属键金属键特征：特征：金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特殊形式的共价键，这种键既殊形式的共价键，这种键既没有方向性没有方向性，也，也没有饱和性没有饱和性，，金属键的特征是金属键的特征是成键电子可以在金属中自由流动成键电子可以在金属中自由流动，使得金，使得金属呈现出特有的属性属呈现出特有的属性4 4、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的解释     在金属晶体中，充满着带负电的在金属晶体中，充满着带负电的“电子气电子气”（自由电子），这些电子气的运动是没有（自由电子），这些电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下，自由一定方向的，但在外加电场的条件下，自由电子定向运动形成电流，所以金属容易导电。

电子定向运动形成电流，所以金属容易导电不同的金属导电能力不同，导电性最强的三不同的金属导电能力不同，导电性最强的三中金属是：中金属是：Ag、、Cu、、Al⑴⑴金属导电性的解释金属导电性的解释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温度的导电能力随温度的变化变化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思考：思考：电解质在熔化状态或溶于水能导电解质在熔化状态或溶于水能导电，这与金属导电的本质是否相同？电，这与金属导电的本质是否相同？化学变化化学变化物理变化物理变化增强增强减弱减弱 “ “电子气电子气””（自由电子）在运动时经常（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，那个区域里的金属某部分受热时，那个区域里的““电子气电子气””（自由电子）能量增加，运动速度加快，（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通过碰撞，把能量传给金属离子电子气电子气””（自由电子）在热的作用下与金属原子频（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度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。

低的部分，从而使整块金属达到相同的温度⑵⑵金属导热性的解释金属导热性的解释 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，弥会发生相对滑动，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起到类似轴承中滚珠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，所以在各原子层之间发生相对之间润滑剂的作用，所以在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因此，金属都有力作用下，发生形变也不易断裂因此，金属都有良好的延展性良好的延展性⑶⑶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、熔点和沸点、熔点和沸点 金属原子价电子越多，原子半径越金属原子价电子越多，原子半径越小，金属离子与自由电子的作用力就越小，金属离子与自由电子的作用力就越强，晶体的熔沸点就越高，反之越低。

强，晶体的熔沸点就越高，反之越低思考：思考：为什么碱金属单质的熔沸点从上到下为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低，而卤素单质的熔沸点从上到下却逐渐降低，而卤素单质的熔沸点从上到下却逐渐升高？逐渐升高？不同的金属在某些性质方面，如不同的金属在某些性质方面，如密度密度、、硬硬度度、、熔点熔点等又表现出很大差别这与金属等又表现出很大差别这与金属原子本身、晶体中原子的排列方式等因素原子本身、晶体中原子的排列方式等因素有关资资料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---------------- 汞汞熔点最高的金属是熔点最高的金属是---------------- 钨钨密度最小的金属是密度最小的金属是---------------- 锂锂密度最大的金属是密度最大的金属是---------------- 锇锇硬度最小的金属是硬度最小的金属是---------------- 铯铯硬度最大的金属是硬度最大的金属是---------------- 铬铬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---------------- 铂铂展性最好的金属是展性最好的金属是---------------- 金金堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方52%6钾型(bcp)K、Na、Fe68%8镁型(hcp)Mg、Zn、Ti74%12铜型(ccp)Cu, Ag, Au74%12Po (钋)。