配人教版选修1化学同步课件：第三章-晶体结构与性质第3节.pptx

第三节金属晶体第三节金属晶体1.金属键的定义金属键的定义在在金金属属晶晶体体内内部部，金金属属原原子子脱脱落落下下来来的的_形形成成遍遍布布整整块块晶晶体体的的“电电子子气气”，被被所所有有原原子子共共用用，从从而而把把所所有有的的金金属属原子维系在一起。这种作用称为金属键。原子维系在一起。这种作用称为金属键。金属键金属键价价电电子子 2金属键的本质金属键的本质“电子气电子气”理论理论3金属键的作用金属键的作用金金属属晶晶体体硬硬度度的的大大小小，熔熔沸沸点点的的高高低低与与金金属属键键的的强强弱弱有有关关。金属键越强，金属晶体的熔、沸点越金属键越强，金属晶体的熔、沸点越_，硬度越，硬度越_。4影响金属键的因素影响金属键的因素金金属属元元素素原原子子半半径径越越_，单单位位体体积积内内自自由由移移动动电电子子数数目目越越_，金属键越强。，金属键越强。高高 大大 小小 多多 1.二维空间模型二维空间模型金金属属原原子子的的二二维维平平面面放放置置有有_和和_两两种，其配位数分别为种，其配位数分别为_、_。金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型非密置层非密置层 密置层密置层 4 6 2三维空间模型三维空间模型(1)简单立方堆积简单立方堆积相相邻邻非非密密置置层层原原子子的的原原子子核核在在一一条条直直线线上上堆堆积积，形形成成的的晶晶胞胞是是一一个个_，每每个个晶晶胞胞含含_个个原原子子。这这种种堆堆积积方方式式空空间利用率低。只有金属间利用率低。只有金属_是这种堆积方式。是这种堆积方式。(2)体心立方堆积体心立方堆积它它是是另另一一种种非非密密置置层层堆堆积积方方式式，将将上上层层金金属属填填入入下下层层金金属属原原子子形形成成的的凹凹穴穴中中。这这种种堆堆积积方方式式比比_空空间间利利用用率高。如率高。如_就是这种堆积方式。就是这种堆积方式。立方体立方体 1 钋钋 简简单单立方堆积立方堆积 碱金属碱金属(3)六方最密堆积六方最密堆积它属于它属于_原子按体心立方堆积方式堆积。原子按体心立方堆积方式堆积。方式为方式为_。配配位位数数为为_，空空间间利利用用率率约约为为_。(4)面心立方最密堆积面心立方最密堆积它属于密置层原子按体心立方堆积的另一种堆积方式。它属于密置层原子按体心立方堆积的另一种堆积方式。方式为方式为_。密置层密置层 ABABAB 12 74%ABCABCABC【慎思慎思1】(1)金属晶体都是纯净物吗？金属晶体都是纯净物吗？(2)金属导电与电解质溶液导电有什么区别？金属导电与电解质溶液导电有什么区别？【答案答案】(1)金属晶体包括金属单质及其合金。金属晶体包括金属单质及其合金。(2)金金属属导导电电一一般般为为物物理理变变化化，仅仅仅仅是是自自由由电电子子的的定定向向移移动动，而而电电解解质质溶溶液液导导电电的的过过程程就就是是其其被被电电解解的的过过程程，是是化化学学变变化。化。【慎思慎思2】金属晶体采用密堆积的原因是什么？金属晶体采用密堆积的原因是什么？【答答案案】由由于于金金属属键键没没有有饱饱和和性性和和方方向向性性，金金属属原原子子能能从从各各个个方方向向互互相相靠靠近近，从从而而导导致致金金属属晶晶体体最最常常见见的的结结构构形形式式是是堆堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间。积密度大，原子配位数高，能充分利用空间。影响金属键的因素影响金属键的因素2一一般般来来说说，金金属属的的原原子子半半径径越越小小，价价电电子子数数越越多多，则则金金属属键键越越强强。如如对对Na、Mg、Al而而言言，由由于于价价电电子子数数：AlMgNa，原原子子半半径径：NaMgAl，故故金金属属键键由由强强到到弱弱为为：AlMgNa，故故熔熔点点：NaMgAl(97.81 645 660.4)，硬度：，硬度：NaMgAl。又又如如A族族中中，Li、Na、K、Rb、Cs的的价价电电子子数数均均为为1，但但原原子子半半径径从从Li至至Cs依依次次递递增增，故故其其熔熔点点依依次次递递减减(180.5 97.81 63.65 38.89 28.40)。【例例1】金金属属键键越越强强，金金属属的的硬硬度度越越大大，熔熔、沸沸点点越越高高，且且据据研研究究表表明明，一一般般来来说说，金金属属原原子子半半径径越越小小，价价电电子子数数目目越越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是()。A镁的硬度小于铝镁的硬度小于铝B镁的熔、沸点低于钙镁的熔、沸点低于钙C镁的硬度大于钾镁的硬度大于钾D钙的熔、沸点高于钾钙的熔、沸点高于钾解析解析答案答案B本本题题考考查查金金属属键键强强弱弱的的判判断断，解解题题的的关关键键是是明明确确金金属属键键的的强强弱弱与与金金属属物物理理性性质质的的关关系系。一一般般情情况况下下(同同类类型型的的金金属属晶晶体体)，金金属属晶晶体体的的熔熔点点由由金金属属阳阳离离子子的的半半径径、所所带带的的电电荷荷数数共共同同决决定定。【体验体验1】下列物质的熔、沸点依次升高的是下列物质的熔、沸点依次升高的是()。ANa、Mg、AlBNa、Rb、CsCMg、Na、KD铝、硅铝合金、单晶硅铝、硅铝合金、单晶硅【答案答案】A【解解析析】金金属属键键的的强强弱弱与与原原子子半半径径及及价价电电子子数数有有关关，原原子子半半径径越越小小，价价电电子子数数越越多多，金金属属键键越越强强，A、B、C中中只只有有A组组熔点依次升熔点依次升高；合金的高；合金的熔点应比熔点应比单单组分都低组分都低，D错错。故选故选A。金属晶体的四种堆积模型对比金属晶体的四种堆积模型对比【例例2】有有四四种种不不同同堆堆积积方方式式的的金金属属晶晶体体的的晶晶胞胞如如图图所所示示，有关说法正确的是有关说法正确的是()。A为简单立方堆积，为简单立方堆积，为镁型，为镁型，为钾型，为钾型，为铜型为铜型B每每个个晶晶胞胞含含有有的的原原子子数数分分别别为为：1个个，2个个，2个，个，4个个C晶晶胞胞中中原原子子的的配配位位数数分分别别为为：6，8，8，12D空间利用率的大小关系为：空间利用率的大小关系为：【体体验验2】已已知知铜铜的的晶晶胞胞结结构构如如图图所所示示，则则在在铜铜的的晶晶胞胞中中所含铜原子数及配位数分别为所含铜原子数及配位数分别为()。A14、6B14、8C4、8D4、12【答案答案】D【探究原理探究原理】1结构结构石石墨墨晶晶体体中中每每个个碳碳原原子子采采取取sp2杂杂化化，形形成成三三个个sp2杂杂化化轨轨道道，分分别别与与相相邻邻的的三三个个碳碳原原子子的的sp2杂杂化化轨轨道道重重叠叠形形成成键键。六六个个碳碳原原子子在在同同一一平平面面上上形形成成了了正正六六边边形形的的环环，伸伸展展形形成成无无限限的的平面网状结构。平面网状结构。实验探究八石墨晶体的结构实验探究八石墨晶体的结构这这里里CC键键的的键键长长为为0.142 nm，键键角角为为120；每每个个碳碳原原子子还还有有一一个个与与碳碳环环平平面面垂垂直直的的未未杂杂化化的的2p轨轨道道，并并含含有有一一个个未未成成对对电电子子，这这些些2p轨轨道道互互相相平平行行，并并垂垂直直于于碳碳原原子子sp2杂杂化化轨轨道道构构成成的的平平面面，形形成成遍遍及及整整个个平平面面的的大大键键。这这些些网网络络状状的的平平面面结结构构以以范范德德华华力力结结合合形形成成层层状状的的结结构构，层层与与层层之之间间的的距距离离为为0.335 nm，如图所示。，如图所示。因因此此，石石墨墨晶晶体体不不是是原原子子晶晶体体，也也不不是是分分子子晶晶体体，而而是是混混合键型晶体。合键型晶体。2晶体微粒间的作用晶体微粒间的作用碳原子间有共价键，层与层间有范德华力。碳原子间有共价键，层与层间有范德华力。3性质性质(1)导导电电性性、导导热热性性：石石墨墨晶晶体体中中，形形成成大大键键的的电电子子可可以以在在整整个个原原子子平平面面上上活活动动，比比较较自自由由，相相当当于于金金属属中中的的自自由由电电子子，类类似似金金属属键键的的性性质质，所所以以石石墨墨能能导导电电、导导热热，并并且且沿沿层层的的平平行行方向导电性强，这也是晶体各向异性的表现。方向导电性强，这也是晶体各向异性的表现。(2)润润滑滑性性：石石墨墨层层间间为为范范德德华华力力，结结合合力力弱弱，层层与与层层间间可可以以相相对对滑滑动动，使使之之具具有有润润滑滑性性。因因而而可可用用作作润润滑滑剂剂、铅铅笔笔芯芯等。等。【问题探究问题探究】下表列出了前下表列出了前20号元素的某些元素性质的有关数据：号元素的某些元素性质的有关数据：元素性质元素性质元素编号元素编号原子半径原子半径(1010m)1.522.270.741.430.771.100.991.860.750.71最高价态最高价态11345715最低价态最低价态243131试回答下列问题：试回答下列问题：(1)以以上上10种种元元素素的的原原子子中中，失失去去核核外外第第一一个个电电子子所所需需能能量最少的是量最少的是_(填写编号填写编号)。(2)上上述述、三三种种元元素素中中的的某某两两种种元元素素形形成成的的化化合合物物中中，每每个个原原子子都都满满足足最最外外层层为为8电电子子稳稳定定结结构构的的物物质质可可能能是是_(写写分分子子式式)。某某元元素素R的的原原子子半半径径为为1.021010 m，该该元元素素在在元元素素周周期期表表中中位位于于_；若若物物质质Na2R3是是一一种种含含有有非非极极性性共共价价键键的的离离子子化化合合物物，请请写写出出该该化化合合物物的的电电子子式式_。(3)元元素素的的某某种种单单质质具具有有平平面面层层状状结结构构，同同一一层层中中的的原原子子构构成成许许许许多多多多的的正正六六边边形形，此此单单质质与与熔熔融融的的的的单单质质相相互互作作用用，形形成成某某种种青青 铜铜 色色 的的 物物 质质(其其 中中 元元 素素 用用“”表表示示)，原原子子分分布布如如图图所所示示，该物质的化学式为该物质的化学式为_。思思路路点点拨拨解解本本题题的的关关键键是是对对表表格格中中数数据据的的解解读读：、无无负负价价，最最高高价价态态为为1价价，则则为为碱碱金金属属元元素素，由由原原子子半半径径大大小小可可知知为为Li，为为K，为为Na。结结合合化化合合价价与与原原子子半半径径的的大大小小可可以以推推出出各各编编号号所所代代表表的的元元素素；为为O，为为Al，为为C，为为P，为为Cl，为为N，为为F。对对于于所所给给的的K和和C的的化化合合物的结构而言，主要是找出它的重复单元。物的结构而言，主要是找出它的重复单元。