山東省臨清三中高中化學 第3章第3節(jié) 金屬晶體課件 新人教版選修3

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1、第三節(jié)金屬晶體第三節(jié)金屬晶體學習目標學習目標1.了解金屬鍵的含義了解金屬鍵的含義“電子氣電子氣”理論。理論。2.能用金屬鍵理論解釋金屬的物理性質。能用金屬鍵理論解釋金屬的物理性質。3.了解金屬晶體的原子堆積模型。了解金屬晶體的原子堆積模型。課堂互動講練課堂互動講練課前自主學案課前自主學案知能優(yōu)化訓練知能優(yōu)化訓練第第三三節(jié)節(jié)金金屬屬晶晶體體課前自主學案課前自主學案一、金屬鍵與金屬晶體一、金屬鍵與金屬晶體1金屬鍵金屬鍵(1)概念：金屬原子脫落下來的概念：金屬原子脫落下來的_形成遍形成遍布整塊晶體的布整塊晶體的“_”，被所有原子共用，被所有原子共用，從而把所有從而把所有_維系在一起。維系在一起。(2

2、)成鍵微粒是成鍵微粒是_和和_。價電子價電子電子氣電子氣金屬原子金屬原子金屬陽離子金屬陽離子自由電子自由電子思考感悟思考感悟1試分析比較金屬鍵和共價鍵、離子鍵的異同試分析比較金屬鍵和共價鍵、離子鍵的異同點。點。【提示提示】相同點：三種化學鍵都是微粒間的電相同點：三種化學鍵都是微粒間的電性作用。性作用。不同點：共價鍵是相鄰兩原子間的共用電子對；不同點：共價鍵是相鄰兩原子間的共用電子對；離子鍵是原子得失電子形成陰、陽離子，陰、陽離子鍵是原子得失電子形成陰、陽離子，陰、陽離子間產生靜電作用；金屬鍵是金屬離子與自由離子間產生靜電作用；金屬鍵是金屬離子與自由電子的靜電引力、金屬離子之間的電性斥力的綜電子

3、的靜電引力、金屬離子之間的電性斥力的綜合作用。合作用。2金屬晶體金屬晶體(1)在金屬晶體中，原子間以在金屬晶體中，原子間以_相結合。相結合。(2)金屬晶體的性質：優(yōu)良的金屬晶體的性質：優(yōu)良的_、_和和_。金屬鍵金屬鍵導電性導電性導熱性導熱性延展性延展性(3)用電子氣理論解釋金屬的性質。用電子氣理論解釋金屬的性質。相對滑動相對滑動排列方式排列方式定向移動定向移動思考感悟思考感悟2(1)金屬晶體都是純凈物嗎？金屬晶體都是純凈物嗎？(2)金屬導電與電解質溶液導電有什么區(qū)別？金屬導電與電解質溶液導電有什么區(qū)別？【提示提示】(1)金屬晶體包括金屬單質及其合金。金屬晶體包括金屬單質及其合金。(2)金屬導電

4、的微粒是電子，電解質溶液導電的微金屬導電的微粒是電子，電解質溶液導電的微粒是陽離子和陰離子；金屬導電過程不生成新物粒是陽離子和陰離子；金屬導電過程不生成新物質，屬物理變化，而電解質導電的同時要在陰、質，屬物理變化，而電解質導電的同時要在陰、陽兩極生成新物質，屬于化學變化，故二者導電陽兩極生成新物質，屬于化學變化，故二者導電的本質是不同的。的本質是不同的。二、金屬晶體的原子堆積模型二、金屬晶體的原子堆積模型1二維空間模型二維空間模型(1)非密置層非密置層配位數為配位數為_，如圖所示：，如圖所示：4(2)密置層密置層配位數為配位數為_，如圖所示：，如圖所示：62三維空間模型三維空間模型(1)非密置

5、層在三維空間堆積非密置層在三維空間堆積簡單立方堆積簡單立方堆積相鄰非密置層原子的原子核在相鄰非密置層原子的原子核在_的堆積，空間利用率太低，只有金屬的堆積，空間利用率太低，只有金屬_采用采用這種堆積方式。這種堆積方式。同一直線上同一直線上Po體心立方堆積體心立方堆積將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中，并使非密置層的原子稍稍分離。這種堆積方中，并使非密置層的原子稍稍分離。這種堆積方式所得的晶胞是一個含有兩個原子的立方體，一式所得的晶胞是一個含有兩個原子的立方體，一個原子在立方體的個原子在立方體的_，另一個原子在立方，另一個原子在立方體的體的_，

6、其空間的利用率比簡單立方堆，其空間的利用率比簡單立方堆積積_，堿金屬屬于這種堆積方式。，堿金屬屬于這種堆積方式。頂角頂角中心中心高高(2)密置層在三維空間堆積密置層在三維空間堆積六方最密堆積六方最密堆積如圖所示，按如圖所示，按ABABABAB的方式堆積。的方式堆積。面心立方最密堆積面心立方最密堆積如圖所示，按如圖所示，按ABCABCABC的方式堆積。的方式堆積。思考感悟思考感悟3金屬晶體采用密堆積的原因是什么？金屬晶體采用密堆積的原因是什么？【提示提示】由于金屬鍵沒有飽和性和方向性，金由于金屬鍵沒有飽和性和方向性，金屬原子能從各個方向互相靠近，從而導致金屬晶屬原子能從各個方向互相靠近，從而導致

7、金屬晶體最常見的結構形式是堆積密度大，原子配位數體最常見的結構形式是堆積密度大，原子配位數高，能充分利用空間。高，能充分利用空間。課堂互動講練課堂互動講練金屬鍵金屬鍵1概念概念金屬原子失去部分或全部外圍電子形成的金屬陽金屬原子失去部分或全部外圍電子形成的金屬陽離子與自由電子之間存在著強烈的相互作用，叫離子與自由電子之間存在著強烈的相互作用，叫金屬鍵。金屬鍵。2金屬鍵強弱的比較金屬鍵強弱的比較金屬鍵的強度主要決定于金屬元素的原子半徑和金屬鍵的強度主要決定于金屬元素的原子半徑和價電子數，原子半徑越大，價電子數越少，金屬價電子數，原子半徑越大，價電子數越少，金屬鍵越弱，原子半徑越小，價電子數越多，金

8、屬鍵鍵越弱，原子半徑越小，價電子數越多，金屬鍵越強。越強。3金屬鍵對物質性質的影響金屬鍵對物質性質的影響金屬原子的價電子越多，原子半徑越小，金屬離金屬原子的價電子越多，原子半徑越小，金屬離子與自由電子的作用力越強，金屬鍵越強，晶體子與自由電子的作用力越強，金屬鍵越強，晶體的熔、沸點越高。的熔、沸點越高。特別提醒：特別提醒：金屬晶體的熔點差別很大，有的在常金屬晶體的熔點差別很大，有的在常溫下是液體，而鐵、鎢等金屬熔點很高。這是金溫下是液體，而鐵、鎢等金屬熔點很高。這是金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽離子與自由電子的屬晶體緊密堆積方式、金屬陽離子與自由電子的作用力不同而造成的差別。作用力不同而造成的差

9、別。(2011年武漢高二檢測年武漢高二檢測)下列有關金屬鍵的敘下列有關金屬鍵的敘述錯誤的是述錯誤的是()A金屬鍵沒有飽和性和方向性金屬鍵沒有飽和性和方向性B金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈的靜電吸引作用強烈的靜電吸引作用C金屬鍵中的電子屬于整塊金屬金屬鍵中的電子屬于整塊金屬D金屬的性質和金屬固體的形成都與金屬鍵有金屬的性質和金屬固體的形成都與金屬鍵有關關【解析解析】金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的塊晶體的“電子氣電子氣”，被所有原子所共用，從而把所，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起，故金

10、屬鍵無飽和性和方有的金屬原子維系在一起，故金屬鍵無飽和性和方向性；金屬鍵中的電子屬于整塊金屬共用；金屬鍵向性；金屬鍵中的電子屬于整塊金屬共用；金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間的強烈作用，既包括是金屬陽離子和自由電子之間的強烈作用，既包括金屬陽離子與自由電子之間的靜電吸引作用，也存金屬陽離子與自由電子之間的靜電吸引作用，也存在金屬陽離子之間及自由電子之間的靜電排斥作用；在金屬陽離子之間及自由電子之間的靜電排斥作用；金屬的性質及固體的形成都與金屬鍵強弱有關。金屬的性質及固體的形成都與金屬鍵強弱有關?！敬鸢复鸢浮緽D金屬晶體具有良好的延展性，是因為金屬晶體金屬晶體具有良好的延展性，是因為金屬晶體中的

11、原子層可以滑動而不破壞金屬鍵中的原子層可以滑動而不破壞金屬鍵解析：解析：選選A。金屬具有金屬光澤是金屬中的自由電。金屬具有金屬光澤是金屬中的自由電子吸收了可見光，又把各種波長的光再發(fā)射出來，子吸收了可見光，又把各種波長的光再發(fā)射出來，因此金屬一般顯銀白色。金屬導電性正是由于金因此金屬一般顯銀白色。金屬導電性正是由于金屬原子之間共享了價電子，才使得金屬晶體中有屬原子之間共享了價電子，才使得金屬晶體中有了自由移動的電子，也才能在外電場的作用下使了自由移動的電子，也才能在外電場的作用下使電子作定向移動形成電流。電子作定向移動形成電流。C和和D均正確。均正確。金屬晶體金屬晶體1金屬晶體的性質金屬晶體的

12、性質(1)導電性導電性金屬晶體中存在許多自由電子，這些自由電子的金屬晶體中存在許多自由電子，這些自由電子的運動是沒有方向性的，但在外加電場的作用下，運動是沒有方向性的，但在外加電場的作用下，自由電子就會發(fā)生定向移動形成電流，所以金屬自由電子就會發(fā)生定向移動形成電流，所以金屬容易導電。容易導電。(2)導熱性導熱性自由電子在運動時與金屬離子碰撞而引起能量的自由電子在運動時與金屬離子碰撞而引起能量的交換，從而使能量從溫度高的部分傳到溫度低的交換，從而使能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，使整塊金屬達到相同的溫度。部分，使整塊金屬達到相同的溫度。(3)延展性延展性大多數金屬具有較好的延展性，與金屬離子

13、和自大多數金屬具有較好的延展性，與金屬離子和自由電子之間的較強作用有關。當金屬受到外力時，由電子之間的較強作用有關。當金屬受到外力時，晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動，由于金屬晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動，由于金屬離子與自由電子之間的相互作用沒有方向性，受離子與自由電子之間的相互作用沒有方向性，受到外力后，相互作用沒有被破壞，金屬雖然發(fā)生到外力后，相互作用沒有被破壞，金屬雖然發(fā)生了形變但不會導致斷裂。了形變但不會導致斷裂。(4)顏色顏色由于金屬原子以最緊密堆積狀態(tài)排列，內部存在由于金屬原子以最緊密堆積狀態(tài)排列，內部存在自由電子，所以當光輻射到它的表面上時，自由自由電子，所以當光輻射到它的表

14、面上時，自由電子可以吸收所有頻率的光，然后很快釋放出各電子可以吸收所有頻率的光，然后很快釋放出各種頻率的光，這就使得絕大多數金屬呈現(xiàn)銀灰色種頻率的光，這就使得絕大多數金屬呈現(xiàn)銀灰色以至銀白色光澤。而金屬在粉末狀態(tài)時，金屬的以至銀白色光澤。而金屬在粉末狀態(tài)時，金屬的晶面取向雜亂，晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后晶面取向雜亂，晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色。輻射不出去，所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色。2金屬熔、沸點高低的比較金屬熔、沸點高低的比較(1)同周期金屬單質，從左到右同周期金屬單質，從左到右(如如Na、Mg、Al)熔、熔、沸點升高。沸點升高。(2)同主族金屬

15、單質，從上到下同主族金屬單質，從上到下(如堿金屬如堿金屬)熔、沸點熔、沸點降低。降低。(3)合金的熔、沸點比其各成分金屬的熔、沸點低。合金的熔、沸點比其各成分金屬的熔、沸點低。(4)金屬晶體熔點差別很大，如汞常溫為液體，熔點金屬晶體熔點差別很大，如汞常溫為液體，熔點很低很低(38.9 )，而鐵等金屬熔點很高，而鐵等金屬熔點很高(1535 )。3金屬晶體的原子堆積模型金屬晶體的原子堆積模型堆積模型堆積模型采納這種采納這種堆積的典堆積的典型代表型代表空間空間利用率利用率配位數配位數晶胞晶胞非非密密置置層層簡單簡單立方立方堆積堆積Po(釙釙)52%6體心體心立方立方堆積堆積(bcp)Na、K、Fe6

16、8%8堆積模型堆積模型采納這種采納這種堆積的典堆積的典型代表型代表空間空間利用率利用率配位數配位數晶胞晶胞密密置置層層六方六方最密最密堆積堆積(hcp)Mg、Zn、Ti74%12面心面心立方立方最密最密堆積堆積(ccp)Cu、Ag、Au74%12特別提醒：特別提醒：(1)金屬晶體在受外力作用下，各層之金屬晶體在受外力作用下，各層之間發(fā)生相對滑動，但金屬鍵并沒有被破壞；間發(fā)生相對滑動，但金屬鍵并沒有被破壞；(2)金屬晶體中只有金屬陽離子，無陰離子；金屬晶體中只有金屬陽離子，無陰離子；(3)原子晶體的熔點不一定都比金屬晶體的高，如原子晶體的熔點不一定都比金屬晶體的高，如金屬鎢的熔點就高于一般的原子

17、晶體；金屬鎢的熔點就高于一般的原子晶體；(4)分子晶體的熔點不一定就比金屬晶體的低，如分子晶體的熔點不一定就比金屬晶體的低，如汞常溫下是液體，熔點很低。汞常溫下是液體，熔點很低。物質結構理論指出：金屬晶體中金屬離子物質結構理論指出：金屬晶體中金屬離子與自由電子之間的強烈相互作用，叫金屬鍵。與自由電子之間的強烈相互作用，叫金屬鍵。金屬鍵越強，其金屬的硬度越大，熔、沸點越金屬鍵越強，其金屬的硬度越大，熔、沸點越高。根據研究表明，一般來說，金屬原子半徑高。根據研究表明，一般來說，金屬原子半徑越小，價電子數越多，則金屬鍵越強。由此判越小，價電子數越多，則金屬鍵越強。由此判斷下列說法錯誤的是斷下列說法錯

18、誤的是()A鎂的硬度大于鋁鎂的硬度大于鋁B鎂的熔、沸點高于鈣鎂的熔、沸點高于鈣C鎂的硬度大于鉀鎂的硬度大于鉀D鈣的熔、沸點高于鉀鈣的熔、沸點高于鉀【思路點撥思路點撥】解答本題時要注意以下兩點：解答本題時要注意以下兩點：(1)金屬晶體熔、沸點高低決定于金屬鍵的強弱。金屬晶體熔、沸點高低決定于金屬鍵的強弱。(2)金屬陽離子所帶電荷越多，半徑越小，金屬鍵金屬陽離子所帶電荷越多，半徑越小，金屬鍵越強。越強。【解析解析】此題考查的是金屬晶體的性質，如硬此題考查的是金屬晶體的性質，如硬度和熔、沸點的比較。比較依據：看價電子數和度和熔、沸點的比較。比較依據：看價電子數和原子半徑，價電子數：原子半徑，價電子數

19、：MgK，KAl，MgCa，MgCa，綜合分析，鎂的硬度小于鋁；鎂的熔、，綜合分析，鎂的硬度小于鋁；鎂的熔、沸點高于鈣；鎂的硬度大于鉀；鈣的熔、沸點高沸點高于鈣；鎂的硬度大于鉀；鈣的熔、沸點高于鉀。故于鉀。故A錯誤。錯誤?！敬鸢复鸢浮緼【規(guī)律方法規(guī)律方法】金屬晶體的熔點變化規(guī)律金屬晶體的熔點變化規(guī)律金屬晶體熔點變化差別較大。如：汞在常溫下金屬晶體熔點變化差別較大。如：汞在常溫下是液體，熔點很低是液體，熔點很低(38.9 )，而鐵等金屬熔點，而鐵等金屬熔點很高很高(1535 )。這是由于金屬晶體緊密堆積方。這是由于金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽離子與自由電子的作用力不同而造式、金屬陽離子與自由電子

20、的作用力不同而造成的差別。成的差別。(1)一般情況下一般情況下(同類型的金屬晶體同類型的金屬晶體)，金屬晶體的，金屬晶體的熔點由金屬陽離子半徑、所帶的電荷數、自由電熔點由金屬陽離子半徑、所帶的電荷數、自由電子的多少決定。子的多少決定。 陽離子半徑越小，所帶的電荷陽離子半徑越小，所帶的電荷數越多，自由電子越多，相互作用力就越大，熔數越多，自由電子越多，相互作用力就越大，熔點就會相應升高。例如：熔點點就會相應升高。例如：熔點KNaMgNaKRbCs。(2)一般合金的熔、沸點比各成分金屬的熔、沸點一般合金的熔、沸點比各成分金屬的熔、沸點低。低。變式訓練變式訓練2按下列四種有關性質的敘述，可能屬按下列四種有關性質的敘述，可能屬于金屬晶體的是于金屬晶體的是()A由分子間作用力結合而成，熔點低由分子間作用力結合而成，熔點低B固體或熔融后易導電，熔點在固體或熔融后易導電，熔點在1000 左右左右C由共價鍵結合成網狀結構，熔點高由共價鍵結合成網狀結構，熔點高D固體和熔融狀態(tài)不導電，但溶于水后可能導固體和熔融狀態(tài)不導電，但溶于水后可能導電電解析：解析：選選B。A為分子晶體，為分子晶體，B中固體能導電，熔中固體能導電，熔點在點在1000 左右，不是很高應為金屬晶體，左右，不是很高應為金屬晶體，C為為原子晶體，原子晶體，D為分子晶體。為分子晶體。