高中化学选修三（人教版 课件）-第三章　晶体结构与性质 3.3

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1、目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,一,二,三,一、金属键 1.定义:金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”,被所有原子共有,从而把所有的金属原子维系在一起。 2.成键微粒是:金属阳离子和自由电子。 3.应用:“电子气”理论能很好地解释金属材料良好的延展性、导电性、导热性。,目标导航,预习导引,一,二,三,电解质在熔融状态或溶于水时能导电,这与金属导电的本质是否相同? 答案:金属导电依靠的是自由电子,电解质熔融或溶于水后导电依靠的是自由移动的阳、阴离子。金属导电过程不会生成新物质,属物理变化;而电解质导电的同时要在阴、阳两极生成新物质,属化学变化,二者的导电本质是不同的。另外

2、金属的导电能力随温度的升高而减弱,而电解质溶液或熔融状态的电解质的导电能力随温度的升高而增强。,目标导航,预习导引,一,二,三,二、金属晶体的原子堆积模型 1.二维空间模型 金属原子的二维平面放置有非密置层和密置层两种,其配位数分别为4、6。 2.三维空间模型 (1)简单立方堆积 相邻非密置层原子的原子核在一条直线上堆积,形成的晶胞是一个立方体,每个晶胞含1个原子。这种堆积方式空间利用率低,只有金属钋是这种堆积方式。,目标导航,预习导引,一,二,三,(2)体心立方堆积 它是另一种非密置层堆积方式,将上层金属填入下层金属原子形成的凹穴中。这种堆积方式比简单立方堆积空间利用率高。如碱金属就是这种堆

3、积方式。 (3)六方最密堆积和面心立方最密堆积 密置层原子按照体心立方堆积的方式堆积时,如果按照ABABABAB的方式堆积时为六方最密堆积,如果按照ABCABCABC的方式堆积时为面心立方最密堆积。这两种堆积方式都是金属的最密堆积,配位数均为12,空间利用率均为74%,但两者得到的晶胞不同。,目标导航,预习导引,一,二,三,晶体的构成粒子采取密堆积有何意义? 答案: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。,目标导航,预习导引,一,二,三,三、石墨 1.结构特点层状结构 (1)同层内,碳原子采用sp

4、2杂化,以共价键相结合形成正六边形平面网状结构。所有碳原子的2p轨道平行且相互重叠,p电子可在整个平面中运动。 (2)层与层之间以范德华力相结合。 2.晶体类型 石墨晶体中,既有共价键,又有金属键和范德华力,属于混合晶体。,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一、金属通性 金属共同的物理性质:容易导电、导热、有延展性等。 1.导电性:金属内部的原子之间的“电子气”的流动是无方向性的,在外加电场的作用下,电子气在电场中定向移动形成电流。 2.导热性:电子气中的自由电子在热的作用下与金属阳离子频繁碰撞,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。 3.延展性:当

5、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。,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,4.熔、沸点:金属键的强弱与金属阳离子半径、金属阳离子所带电荷有关。金属阳离子半径越小,离子所带的电荷越多,则金属键越强,金属的熔、沸点越高,硬度越大。同周期的金属单质,从左到右熔、沸点升高,硬度增大;同主族的金属单质,从上至下熔、沸点降低,硬度减小。,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,试分

6、析比较金属键和共价键、离子键的异同点。 答案:(1)相同点:三种化学键都是微粒间的电性作用。 (2)不同点:共价键是相邻两原子间的共用电子对的相互作用;离子键是原子得失电子形成阴、阳离子,阴、阳离子间产生静电作用;金属键是金属离子与自由电子的静电引力、金属离子之间的电性斥力的综合作用。,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,金属的下列性质中,不能用金属晶体结构加以解释的是( ) A.易导电 B.易导热 C.有延展性 D.易锈蚀 解析:金属晶体内的自由电子和金属阳离子的作用使得金属具有导电性、导热性、延展性,而部分金属的易锈蚀是因为这些金属较活泼而易被空气氧化所致。 答案:D,一,二,

7、知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,关于金属性质和原因的描述不正确的是( ) (导学号52700046) A.金属一般具有银白色光泽,是物理性质,与金属键没有关系 B.金属具有良好的导电性,是因为在金属晶体中共享了金属原子的价电子,形成了“电子气”,在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流,所以金属易导电 C.金属具有良好的导热性能,是因为自由电子在受热后,加快了运动速率,自由电子通过与金属离子发生碰撞,传递了能量 D.金属晶体具有良好的延展性,是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,解析:金属具有金属光泽是金属中的自由电子吸收了

8、可见光,又把各种波长的光大部分再反射出来,因而金属一般显银白色光泽;金属导电性是在外加电场作用下,“电子气”中的电子定向移动形成电流;导热性是自由电子受热后,与金属离子发生碰撞,传递了能量;良好的延展性是因为金属晶体中的原子层发生滑动,但金属键未被破坏。 答案:A,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,二、金属晶体的原子堆积模型,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,【例2】 结合金属晶体的结构和性质,回答以下问题: (1)已知下列金属晶体:Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au。 其堆积方式为: 简单立方堆积的

9、是 ; 体心立方堆积的是 ; 六方最密堆积的是 ; 面心立方最密堆积的是 。 (2)根据下列叙述,判断一定为金属晶体的是 。 A.由分子间作用力形成,熔点很低 B.由共价键结合形成网状晶体,熔点很高 C.固体有良好的导电性、导热性和延展性,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,解析:(1)简单立方堆积的空间利用率太低,只有金属Po采取这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中,这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高,多数金属是这种堆积方式。六方最密堆积按ABAB方式堆积,面心立方最密堆积按ABCABC方式堆积,采取六方最密堆积的常见金属为Mg、Zn、Ti,采取面心立

10、方最密堆积的常见金属为Cu、Ag、Au。 (2)A项属于分子晶体的特点;B项属于原子晶体的特点;而C项是金属的通性。 答案:(1)Po Na、K、Fe Mg、Zn Cu、Au (2)C,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示,有关说法正确的是( ) (导学号52700047) A.为简单立方堆积 为六方最密堆积 为体心立方堆积 为面心立方最密堆积 B.每个晶胞含有的原子数分别为1个 2个 2个 4个 C.晶胞中原子的配位数分别为6 8 8 12 D.空间利用率的大小关系为,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,解析:为简单立方堆积,为体心立方堆积,为六

11、方最密堆积,为面心立方最密堆积,A项错误;每个晶胞中含有的原子数分别为: ,B项正确;晶胞中原子的配位数应为12,其他判断正确,C项不正确;四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%,所以D项不正确。 答案:B,案例探究,方法总结,原子空间利用率的计算方法 金属晶体的堆积方式、空间利用率和配位数关系正确的是( ) A.钋Po简单立方堆积52%6 B.钠Na体心立方堆积74%12 C.锌Zn六方最密堆积68%8 D.银Ag面心立方最密堆积68%12 解析:利用堆积方式来推导空间利用率和配位数。B项,体心立方堆积的空间利用率为68%,配位数为8;C项,Zn为六方最密堆积,空间利用率为74%,配位数为12;D项,Ag为面心立方最密堆积,空间利用率为74%,配位数为12;A项,堆积方式、空间利用率和配位数均正确。 答案:A,案例探究,方法总结,1.首先把堆积方式抽象成晶胞模型。 2.均摊法计算晶胞的微粒个数,计算微粒所占的体积。 3.计算晶胞的总体积。 4.空间利用率等于微粒总体积比晶胞总体积。,