1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 晶体结构与性质,金属晶体,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,1,金属样品,2,一,、,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。,金属为什么具有这些共同性质呢,?,二、金属的结构,3,组成粒子:,作用力:,金属阳离子和自由电子,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:,通过金属键作用形成的单质晶体,金属 键强弱判断,:,阳离子所带电荷多、半径小金属键强,熔沸点高。,4,【,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
2、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。,晶体类型,离子晶体,金属晶体,导电时的状态,导电粒子,水溶液或熔融状态下,晶体状态,自由移动的离子,自由电子,比较离子晶体、金属晶体导电的区别:,三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系,1,、金属晶体结构与金属导电性的关系,5,【,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
3、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。,2,、金属晶体结构与金属导热性的关系,6,【,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。,3,、金属晶体结构与金属延展性的关系,7,4,、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
4、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,,吸收可见光后辐射不出去,所以成黑色。,8,金属晶体熔点变化规律,1,、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:,1535,2,、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。,但金属性越弱,如:,K Na Mg Al,Li Na K Rb Cs,9,资料
5、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,10,3,、金属晶体的基本堆积模型,(,1,),紧密堆积,: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。,(,3,),配位数,:在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数。,(,2,),空间利用率,: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。,11,金属原子,尽可能地互相接近,,尽量占据较小的空间。
6、紧密堆积,12,活动与探究,1,:,平面上,金属原子,紧密排列,的方式,从蓝色盒子里取出:,4,组乒乓球(,3,个排成一条直线的),将乒乓球放置在,平面,上,排成,4,排,使,球面紧密接触,,有哪些排列方式?,13,平面上,金属原子,紧密排列,的,两种方式,配位数为,4,配位数为,6,1,1,2,2,3,3,4,4,5,6,14,4,个小球形成一个,四边形,空隙,,一种空隙。,见,“,”,。,15,3,个小球形成一个,三角形,空隙,,两种空隙,。,一 种:,见,“,”,另一种:,见,“,”,16,平面上,金属原子,紧密排列,的,两种方式,非密置层放置,密置层放置,配位数为,4,配位数为,6,
7、1,1,2,2,3,3,4,4,5,6,17,活动与探究,2,三维空间,里,非密置层,金属原子的,堆积方式,先将两组小球以,非密置层,的排列方式排列在一个平面上:,在其上方再堆积一层,非密置层,排列的小球,使,相邻层上,的小球,紧密接触,,有哪些堆积方式?,18,三维空间,里,非密置层,的金属原子的堆积方式,(,1,),第二层小球的,球心,正对,着,第一层小球的,球心,(,2,),第二层小球的,球心,正对,着,第一层小球形成的,空穴,19,简单立方晶胞,(,1,)简单立方堆积,Po,4,、金属晶体的原子堆积模型,20,配位数:,1,2,3,4,1,2,3,4,5,6,6,同层,4,,上下层各,
8、1,21,(,2,)金属原子半径,r,与正方体边长,a,的关系:,a,a,a,a,a=2 r,22,简单立方堆积,23,(,3,)简单立方晶胞平均占有的原子数目:,8,1,8,=1,24,体心立方晶胞,(,2,)体心立方堆积,(,IA,,,VB,,,VIB,),25,配位数:,8,1,2,3,4,5,6,7,8,上下层各,4,26,(,2,)金属原子半径,r,与正方体边长,a,的关系:,a,a,a,a,2,a,b,=4,r,b,=,3,a,a=4 r,3,b,2,a,27,28,(,3,)体心立方晶胞平均占有的原子数目:,8,1,8,=2,+1,29,活动与探究,3,三维空间,里,密置层,金属
9、原子的,堆积方式,将,密置层,的小球在一个平面上黏合在一起,再一层一层地堆积起来(,至少堆,4,层,),使,相邻层,上的小球,紧密接触,,有哪些堆积方式?,注意:堆积方式的周期性、稳定性,A,A,B,B,30,三维空间,里,密置层,的金属原子的堆积方式,(,1,),ABAB,堆积方式,(,2,),ABCABC,堆积方式,31,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,A,B,第二层小球的球心对准第一层的,1,、,3,、,5,位(,)或对准,2,、,4,、,6,位(,)。,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。,俯视图,32,前视图,A,B,A,B,A,(
10、3,),ABAB,堆积方式,第三层小球对准第一层的小球。,每两层形成一个周期,地,紧密堆积,。,1,2,3,4,5,6,33,(,4,),ABCABC,堆积方式,第三层小球对准第一层小球空穴的,2,、,4,、,6位,。,第四层同第一层。,每三层形成一个周期,地,紧密堆积,。,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,A,B,A,B,C,A,1,2,3,4,5,6,前视图,C,34,俯视图:,ABAB,堆积方式,ABCABC,堆积方式,35,(,3,),ABAB,堆积方式,六方最密堆积,(镁),36,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,12,配位数:,1,2,3,4,5
11、6,同层 6,,,上下层各 3,37,金属原子的半径,r,与六棱柱的边长,a,、高,h,的关系:,a,=2,r,a,h,h,=,a,6,3,2,;,38,六方最密,堆积的晶胞,39,六方最密堆积的空间占有率,=74%,上下面为菱形,边长为半径的,2,倍,2r,高为,2,倍,正四面体的高,40,41,(,4,),ABCABC,堆积方式,面心立方最密堆积,(铜),A B C,42,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,12,配位数:,同层 6,,,上下层各 3,1,2,3,4,5,6,43,1,2,3,4,5,6,44,面心立方紧密堆积晶胞平均占有的原子数目:,8,1,8,=4,
12、2,1,6,45,立方面心最密堆积的配位数,=12,46,金属原子的半径,r,与正方体的边长,a,的关系:,a,=4,r,2,a,a,a,a,a,47,立方面心最密堆积的空间占有率,=74%,48,49,50,51,52,53,金属晶体的四中堆积模型对比,54,密置层三维堆积,非密置层三维堆积,(,2,)金属晶体的原子堆积方式,a,、简单立方堆积,配位数,6,;空间利用率,52%,b,、体心立方堆积,(钾型),代表物:,Be,、,Mg,、,Zn,、,Ti;,配位数,:12,;,空间利用率,74%,;方式,ABAB,C,、六方最密堆积,(镁型),代表物:,Li,、,Na,、,K,、,Rb,、,Cs,、,Fe;,配位数,8,;,空间利用率,68%,d,、面心立方最密堆积,(铜型),代表物:,Cu,、,Au,、,Ag;,配位数,:12,;,空间利用率,74%;,方式:,ABCABC,55,阅读课文,P76,资料卡片,1.,金属晶体的四种堆积模型对比,2.,混合晶体,56,思考题,(,1,)六方紧密堆积的晶胞中:,金属原子的半径,r,与六棱柱的边长,a,、高,h,有什么关系?,(,2,)面心立方紧密堆积的晶胞中:,金属原子的半径,r,与正方体的边长,a,有什么关系?,57,祝同学们学习进步,金榜题名!,58,