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1、金属晶体与离子晶体本讲稿第一页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体TiTi金属样品金属样品本讲稿第二页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体1 1、从上述金属的应用来看，金属有哪些共同的物理、从上述金属的应用来看，金属有哪些共同的物理 性质呢性质呢?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?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、有金属光泽等本讲稿第三页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体 在金属晶体中，充满着
2、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（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。不同的金属导电由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，导电性最强的三中金属是：能力不同，导电性最强的三中金属是：AgAg、CuCu、AlAl金属导电性的解释金属导电性的解释 “电子气电子气”（自由电子）在运动时经常与金属离子碰撞，引起两（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，那个区域里的者能量的
3、交换。当金属某部分受热时，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，通过碰撞，把能量传给金（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。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繁碰（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低的部分，从而使整块金属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。达到相同的温度。金属导热性的解释金属导热性的解释本讲稿第四页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会
4、发生相对滑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，弥漫在金属原子间的电子气可动，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。因此，金属都有良好的延展性。用下，发生形变也不易断裂。因此，金属都有良好的延展性。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+本
5、讲稿第五页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体一、金属晶体一、金属晶体金属原子通过金属原子通过金属键金属键形成的晶体形成的晶体1 1、定义：、定义：金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子2 2、构成微粒：、构成微粒：较强的静电作用较强的静电作用 3 3、微粒间的作用：、微粒间的作用：金属单质金属单质 4 4、存在类型：、存在类型：本讲稿第六页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体 金属原子的最外层电子比较少，金金属原子的最外层电子比较少，金属原子容易失去最外层电子变成金属离属原子容易失去最外层电子变成金
6、属离子。金属原子释出电子后形成的金属离子。金属原子释出电子后形成的金属离子按一定规律堆积，释出的电子则在整子按一定规律堆积，释出的电子则在整个晶体里自由运动，称为自由电子（如个晶体里自由运动，称为自由电子（如图）。金属离子与自由电子之间存在着图）。金属离子与自由电子之间存在着较强的作用，使许多金属离子结合在一较强的作用，使许多金属离子结合在一起。起。5 5、金属晶体的结构：、金属晶体的结构：本讲稿第七页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体三种典型三种典型结构型式结构型式面心立方最密面心立方最密堆积堆积体心立方最密体心立方最密堆积堆积六方最密堆积六方
7、最密堆积常见金属常见金属Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、PtLi、Na、K、Ba、W、FeMg、Zn、Ti结构结构示意图示意图配位数配位数128126 6、常见金属晶体的三种结构型式：、常见金属晶体的三种结构型式：本讲稿第八页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体7 7、金属晶体的性质：、金属晶体的性质：熔、沸点：熔、沸点：硬度：硬度：导电性：导电性：溶解性：溶解性：性性质质导热性：导热性：延展性：延展性：差别很大差别很大较硬、个别软较硬、个别软良好良好良好良好良好、易于机械加工良好、易于机械加工不溶不溶本讲稿第九页，共二十七页Chemistry
8、Pengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体晶体晶体氯化钠氯化钠干冰干冰金刚石金刚石熔熔 点点（）801801-56.2-56.235503550下表是一些常见晶体的熔点下表是一些常见晶体的熔点请思考：请思考：为什么氯化钠的性质与干冰、金刚石的不同？为什么氯化钠的性质与干冰、金刚石的不同？本讲稿第十页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体2Na+Cl2=2NaCl +11+17+17+11Na+Cl-NaClCl-Na+本讲稿第十一页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体二、离子晶体二、离子晶体由由
9、阳离子和阴离子阳离子和阴离子通过通过离子键离子键结合而成的晶体结合而成的晶体1 1、定义：、定义：阴、阳离子阴、阳离子2 2、构成微粒：、构成微粒：离子键离子键 3 3、相互作用力：、相互作用力：强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类4 4、常见的离子晶体：、常见的离子晶体：本讲稿第十二页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体5 5、晶胞类型：、晶胞类型：（1 1）NaClNaCl型晶胞型晶胞NaClNaCl晶胞模型晶胞模型钠离子和氯离子的位置：钠离子和氯离子的位置：钠离子和氯离子位于立方体的钠离子和氯离子位于立方体的
10、顶角上，并交错排列。顶角上，并交错排列。钠离子：体心和棱中点；钠离子：体心和棱中点；氯离子：面心和顶点，氯离子：面心和顶点，或反之或反之。每个晶胞含钠离子、氯离子的个数：每个晶胞含钠离子、氯离子的个数：与与NaNa+等距离且最近的等距离且最近的NaNa+有：有：1212个个本讲稿第十三页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体晶胞中微粒的计算晶胞中微粒的计算本讲稿第十四页，共二十七页ChemistryPengyun_每个每个NaNa+周围有六个周围有六个ClCl-金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体本讲稿第十五页，共二十七页ChemistryPengy
11、un_每个每个ClCl-周围有六个周围有六个NaNa+金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体本讲稿第十六页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体NaClNaCl的晶体结构模型的晶体结构模型-Cl-Na+与与NaNa+等距离且最近的等距离且最近的ClCl-有：有：6 6个个本讲稿第十七页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体NaClNaCl晶体中阴阳离子、及配位数晶体中阴阳离子、及配位数本讲稿第十八页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体（2 2）CsClCsCl型晶
12、胞型晶胞铯离子和氯离子的位置：铯离子和氯离子的位置：铯离子：体心铯离子：体心氯离子：顶点；氯离子：顶点；或者反之或者反之。每个晶胞含铯离子、氯离子的每个晶胞含铯离子、氯离子的 个数：个数：1 1个个与铯离子等距离且最近的铯离子、与铯离子等距离且最近的铯离子、氯离子各有几个？氯离子各有几个？铯离子：铯离子：6 6个；氯离子：个；氯离子：8 8个个本讲稿第十九页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体-Cs+-Cl-CsClCsCl晶体及晶胞结构示意图晶体及晶胞结构示意图本讲稿第二十页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体
13、与离子晶体（3 3）CaFCaF2 2型晶胞型晶胞一个一个CaFCaF2 2晶胞中含：晶胞中含：4 4个个CaCa2+2+和和8 8个个F F-CaCa2+2+的配位数：的配位数：F F-的配位数：的配位数：8 84 4CaCa2+2+F F-本讲稿第二十一页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体（4 4）ZnSZnS型晶胞型晶胞一个一个ZnSZnS晶胞中含：晶胞中含：4 4个阳离子和个阳离子和4 4个阴离子个阴离子阴离子的配位数：阴离子的配位数：阳离子的配位数：阳离子的配位数：4 44 4本讲稿第二十二页，共二十七页ChemistryPengyun
14、_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体熔、沸点：熔、沸点：硬度：硬度：导电性：导电性：溶解性：溶解性：性性质质6 6、离子晶体的性质：、离子晶体的性质：较高较高较大且难于压缩较大且难于压缩固态时不导电，但熔融状固态时不导电，但熔融状 态及水溶液中能导电态及水溶液中能导电大多数易溶于水，基本上大多数易溶于水，基本上 不溶于有机溶剂不溶于有机溶剂本讲稿第二十三页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体三、晶格能三、晶格能 将将1mol1mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量。离所吸收的能量。1 1、定义：、
15、定义：离子键的强弱在一定程度上可以用离子晶体的晶格能离子键的强弱在一定程度上可以用离子晶体的晶格能徕衡量。徕衡量。2 2、意义：、意义：吸收的能量越多，晶格能越大，表示离子键越强，吸收的能量越多，晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定。离子晶体越稳定。本讲稿第二十四页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体几种离子晶体的晶格能和熔点几种离子晶体的晶格能和熔点请思考：请思考：晶格能的大小与什么哪些因素有关？晶格能的大小与什么哪些因素有关？晶体离子间距/pm晶格能/kJmol-1熔点/NaCl276787801NaBr290736750NaI311686662MgO20538902800本讲稿第二十五页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体阴、阳离子间的距离阴、阳离子间的距离阴、阳离子所带电荷的乘积阴、阳离子所带电荷的乘积3 3、影响因素：、影响因素：晶格能晶格能q q1 1q q2 2r r本讲稿第二十六页，共二十七页ChemistryPengyun_金属晶体与离子晶体金属晶体与离子晶体本讲稿第二十七页，共二十七页