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1、第1页/共43页第2页/共43页第3页/共43页第4页/共43页一、金属键与金属特性一、金属键与金属特性1金属键金属键(1)概念：概念：和和 之间的强烈的相互作用，称为金属键。之间的强烈的相互作用，称为金属键。(2)形成：形成：金属原子的部分或全部外围电子受金属原子的部分或全部外围电子受 的束缚比较弱，的束缚比较弱，在金属晶体内部，它们可以从原子上在金属晶体内部，它们可以从原子上“”下来，形成自由流下来，形成自由流动的动的 ，金属原子失去部分或全部，金属原子失去部分或全部 形成金属离子。形成金属离子。金属离子自由电子原子核脱落外围电子电子第5页/共43页 (3)影响因素：影响因素：影响金属键强
2、弱的主要因素有金属元素的影响金属键强弱的主要因素有金属元素的 、单位体积内单位体积内 的数目等。的数目等。原子半径自由电子第6页/共43页2金属特性金属特性特性特性原因原因导电性导电性通常情况，金属内部自由电子的运动无通常情况，金属内部自由电子的运动无 ，在外加电场作用下，自由电子发生在外加电场作用下，自由电子发生 形成电流形成电流导热性导热性金属受热时，金属受热时，与与 碰撞频率增加，碰撞频率增加，把能量传给把能量传给 ，从而把能量从温度高，从而把能量从温度高的区域传到温度低的区域的区域传到温度低的区域延展性延展性金属键没有金属键没有 ，在外力作用下，金属原子间发生，在外力作用下，金属原子间
3、发生相对相对 时，各层金属原子间保持时，各层金属原子间保持 的作用，不的作用，不会断裂会断裂固定的方向性定向运动自由电子金属离子自由电子金属离子方向性滑动金属键第7页/共43页二、金属晶体二、金属晶体1含义含义 (1)晶体：具有晶体：具有 的固体，晶体外形规则的固体，晶体外形规则是其内部结构规则的外部表现，构成晶体的粒子的排列是是其内部结构规则的外部表现，构成晶体的粒子的排列是有规则的。有规则的。(2)晶胞：能够反映晶胞：能够反映 的基本重复单位，它的基本重复单位，它在空间是在空间是 延伸的。延伸的。2金属晶体中原子的堆积方式金属晶体中原子的堆积方式 金属晶体中的原子在空间中的堆积方式有金属晶
4、体中的原子在空间中的堆积方式有 。规则的几何外形晶体结构特征连续重复六方堆积、面心立方堆积、体心立方堆积和简单立方堆积第8页/共43页 3合金合金 (1)概念：由概念：由 或或 混合形成具有混合形成具有金属性质的物质称为合金。如钠钾合金、铜锌合金等。金属性质的物质称为合金。如钠钾合金、铜锌合金等。(2)合金的性质：合金的性质：合金的熔、沸点一般比组成它的各成分金属的熔、沸合金的熔、沸点一般比组成它的各成分金属的熔、沸点点 。形成合金后硬度、强度形成合金后硬度、强度 (一般情况下一般情况下)。金属与金属金属与非金属增大低第9页/共43页第10页/共43页1判断题判断题(1)金属元素的原子具有还原
5、性，离子只有氧化性金属元素的原子具有还原性，离子只有氧化性()(2)金属元素在化合物中的化合价一定显正价金属元素在化合物中的化合价一定显正价()(3)金属元素在不同化合物中的化合价均不相同金属元素在不同化合物中的化合价均不相同()(4)金属元素的单质在常温下为金属晶体金属元素的单质在常温下为金属晶体()(5)金属离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用金属离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失下，不因形变而消失()第11页/共43页(6)钙的熔、沸点低于钾钙的熔、沸点低于钾()(7)温度越高，金属的导电性越好温度越高，金属的导电性越好()(8)金属晶体中自由电子专属
6、于某个金属离子金属晶体中自由电子专属于某个金属离子()(9)金属晶体中原子的排列方式均为密堆积，空间利用率相同金属晶体中原子的排列方式均为密堆积，空间利用率相同()(10)金属键越强、金属晶体的硬度越大，熔沸点越高金属键越强、金属晶体的硬度越大，熔沸点越高()答案：答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)第12页/共43页2连线题连线题答案：答案：A(4)B(1)C(2)D(3)第13页/共43页3在核电荷数在核电荷数118的元素中，其单质属于金属晶体的有的元素中，其单质属于金属晶体的有_；金属中，密度最小的是；金属中，密度最小的是_，地壳中含，地壳中含量最多的是量
7、最多的是_，熔点最低的是，熔点最低的是_，既能与，既能与酸反应又能与碱反应的金属元素是酸反应又能与碱反应的金属元素是_，单质还原，单质还原性最强的是性最强的是_。解析：解析：金属元素在元素周期表中的位置，一般可根据周金属元素在元素周期表中的位置，一般可根据周期序数和主族序数来推断。凡是周期序数大于主族序数期序数和主族序数来推断。凡是周期序数大于主族序数第14页/共43页的元素，均为金属元素；若两序数相等的元素一般为既能与酸反应又能与碱反应的金属元素(H除外)，但其单质仍为金属晶体，例如Al、Be；周期序数小于主族序数的元素一般为非金属元素。答案：Li、Be、Na、Mg、AlLiAlNaBe、A
8、lNa第15页/共43页4.(1)将等径圆球在二维空间里进行排列，可形成密置层和将等径圆球在二维空间里进行排列，可形成密置层和非密置层。在如图甲所示的半径相等的圆球的排列中，非密置层。在如图甲所示的半径相等的圆球的排列中，A属于属于_层，配位数是层，配位数是_；B属于属于_层，配位数是层，配位数是_。(2)将非密置层一层一层地在三维空间里堆积，得到如图乙将非密置层一层一层地在三维空间里堆积，得到如图乙所示的一种金属晶体的晶胞，它被称为简单立方堆积。在所示的一种金属晶体的晶胞，它被称为简单立方堆积。在这种晶体中，金属原子的配位数是这种晶体中，金属原子的配位数是_。第16页/共43页(3)有资料表
9、明，只有钋的晶体中的原子具有如图乙所示的堆有资料表明，只有钋的晶体中的原子具有如图乙所示的堆积方式。钋位于元素周期表的第积方式。钋位于元素周期表的第_周期周期_族，元族，元素符号是素符号是_，价电子层的电子排布式是，价电子层的电子排布式是_。解析：解析：该题考查的是金属的堆积模型。在晶体粒子堆积的空该题考查的是金属的堆积模型。在晶体粒子堆积的空间里，一个原子或离子周围所紧邻的原子或离子的数目称为间里，一个原子或离子周围所紧邻的原子或离子的数目称为配位数。配位数。答案：答案：(1)非密置非密置4密置密置6(2)6(3)6APo6s26p4第17页/共43页第18页/共43页1金属键的定义金属键的
10、定义 (1)金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈的相互作金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈的相互作用称为金属键。用称为金属键。(2)成键微粒：金属离子和自由电子。成键微粒：金属离子和自由电子。(3)成键条件：金属单质或合金。成键条件：金属单质或合金。2金属键的本质金属键的本质 金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的自由电金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的自由电子，被晶体中的所有原子共用，从而将所有的金属原子维子，被晶体中的所有原子共用，从而将所有的金属原子维系在一起，形成系在一起，形成“巨分子巨分子”。第19页/共43页3金属键的强弱金属键的强弱 (1)金属键的强弱是指金属离
11、子与自由电子之间的作用力金属键的强弱是指金属离子与自由电子之间的作用力的大小。的大小。(2)金属离子的半径越小，单位体积内自由电子数目越大，金属离子的半径越小，单位体积内自由电子数目越大，金属键越强。金属键越强。(3)金属键强的金属晶体熔点高、硬度大。由于不同金属金属键强的金属晶体熔点高、硬度大。由于不同金属键的强度相差很大，不同金属的熔沸点、硬度相差也很大。键的强度相差很大，不同金属的熔沸点、硬度相差也很大。(4)金属键的强弱可以用金属原子化热等来衡量，金属原金属键的强弱可以用金属原子化热等来衡量，金属原子化热是指子化热是指1 mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子金属固体完全气化成相互
12、远离的气态原子时吸收的能量。金属原子化热数值小时，其熔点低，质地软；时吸收的能量。金属原子化热数值小时，其熔点低，质地软；反之，则熔点高，硬度大。反之，则熔点高，硬度大。第20页/共43页 例例1金属晶体中的金属键越强，其硬度越大，熔、金属晶体中的金属键越强，其硬度越大，熔、沸点越高，且据研究表明，一般来说，金属原子半径越小，沸点越高，且据研究表明，一般来说，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断下列说法错误的是价电子数越多，则金属键越强。由此判断下列说法错误的是()A镁的硬度大于铝镁的硬度大于铝 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
13、、沸点高于钾钙的熔、沸点高于钾第21页/共43页 解析解析镁和铝的电子层数相同，价电子数镁和铝的电子层数相同，价电子数AlMg，离，离子半径子半径Al3Mg2，金属键强度，金属键强度MgCa，B不正不正确。同理可知硬度确。同理可知硬度MgK；钙和钾位于同一周期，价电子数；钙和钾位于同一周期，价电子数CaK，电荷数，电荷数Ca2K，离子半径，离子半径KCa2，金属键强，金属键强度度CaK，故熔、沸点，故熔、沸点CaK。答案答案AB第22页/共43页 金属熔点的高低和硬度大小与金属键的强弱有关，而金金属熔点的高低和硬度大小与金属键的强弱有关，而金属键的强弱与金属原子的半径和单位体积内自由电子数有关
14、，属键的强弱与金属原子的半径和单位体积内自由电子数有关，金属原子半径越小、单位体积内自由电子数越多，金属键越金属原子半径越小、单位体积内自由电子数越多，金属键越强，金属的熔沸点越高、硬度越大。由此还可得出，同周期强，金属的熔沸点越高、硬度越大。由此还可得出，同周期元素的金属单质，从左到右，熔沸点逐渐升高、硬度逐渐增元素的金属单质，从左到右，熔沸点逐渐升高、硬度逐渐增大；同主族元素的金属单质，从上到下，熔沸点逐渐降低、大；同主族元素的金属单质，从上到下，熔沸点逐渐降低、硬度逐渐减小。硬度逐渐减小。第23页/共43页1金属晶体中原子平面堆积模型金属晶体中原子平面堆积模型金属晶体中原子是以紧密堆积的
15、形式存在的。金属晶体中原子是以紧密堆积的形式存在的。第24页/共43页2金属晶体的堆积模型金属晶体的堆积模型堆积模型堆积模型采用这种采用这种堆积的典堆积的典型代表型代表空间利空间利用率用率配位数配位数晶胞晶胞堆积模型堆积模型非非密密置置层层简单简单立方立方Po(钋钋)52%6体心体心立方立方Na、K、Fe68%8第25页/共43页堆积模型堆积模型采用这种采用这种堆积的典堆积的典型代表型代表空间利空间利用率用率配配位位数数晶胞晶胞堆积堆积模型模型密密置置层层六方六方Mg、Zn、Ti74%12面心面心立方立方Cu、Ag、Au74%12第26页/共43页 例例2铁有铁有、三种同素异形体，三种同素异形
16、体，晶体晶胞中晶体晶胞中所含有的铁原子数为所含有的铁原子数为_，、两种晶胞中铁原两种晶胞中铁原子的配位数之比为子的配位数之比为_。第27页/共43页答案答案44 3第28页/共43页1晶体的结构晶体的结构 在微观空间里晶体中的原子是有序排列的，因此，描在微观空间里晶体中的原子是有序排列的，因此，描述其排列方式时，只需在晶体微观空间里取出一个基本单述其排列方式时，只需在晶体微观空间里取出一个基本单元即可。一般来说，晶胞都是平行六面体。整块晶体可以元即可。一般来说，晶胞都是平行六面体。整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞看作是数量巨大的晶胞“无隙并置无隙并置”而成；所谓而成；所谓“无隙无隙”，是，是指
17、相邻晶胞之间没有任何空隙；所谓指相邻晶胞之间没有任何空隙；所谓“并置并置”，是指所有晶，是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。胞都是平行排列的，取向相同。第29页/共43页2计算方法计算方法(均摊法均摊法)(1)立方体晶胞。立方体晶胞。观察上图立方体晶胞，立方体晶胞中原子的计观察上图立方体晶胞，立方体晶胞中原子的计算方法如下：算方法如下：顶点原子计算顶点原子计算1/8；棱边原子计算棱边原子计算1/4；面上原子计算面上原子计算1/2；内部原子计算为内部原子计算为1。第30页/共43页第31页/共43页(2)六棱柱晶胞六棱柱晶胞(由三个平行六面体组成由三个平行六面体组成)。若如右图六棱柱状晶胞，计
18、算方法如下：若如右图六棱柱状晶胞，计算方法如下：顶点原子计算顶点原子计算1/6；棱边原子计算棱边原子计算1/3；面上原子计算面上原子计算1/2；内部原子计算为内部原子计算为1。若此晶胞所有原子相同，则此晶胞中含有若此晶胞所有原子相同，则此晶胞中含有6个原子。个原子。第32页/共43页 例例3(1)如图所示为二维平面晶如图所示为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为体示意图，所表示的化学式为AX3的的是是_。第33页/共43页(2)如图为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。如图为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。该晶胞该晶胞“实际实际”拥有的铜原子拥有的铜原子数是数是_个。个。该晶胞称为该晶胞称为_
19、。(填序号填序号)A六方晶胞六方晶胞B体心立方晶胞体心立方晶胞C面心立方晶胞面心立方晶胞第34页/共43页 此晶胞立方体的边长为此晶胞立方体的边长为a cm，Cu的相对原子质的相对原子质量为量为64，金属铜的密度为，金属铜的密度为 g/cm3，则阿伏加德罗常数，则阿伏加德罗常数为为_(用用a，表示表示)。第35页/共43页第36页/共43页第37页/共43页点此进入点此进入第38页/共43页第39页/共43页 (1)金属离子与自由电子之间强烈的相互作用，叫做金属键。金属离子与自由电子之间强烈的相互作用，叫做金属键。(2)金属的原子半径越小，单位体积内自由电子数越多，金属金属的原子半径越小，单位体积内自由电子数越多，金属键越强，金属的原子化热数值越大，金属键越强。键越强，金属的原子化热数值越大，金属键越强。(3)金属键越强，金属晶体的硬度越大，溶、沸点越高。金属键越强，金属晶体的硬度越大，溶、沸点越高。(4)金属晶体通常有简单立方、体心立方、六方和面心立方四金属晶体通常有简单立方、体心立方、六方和面心立方四种堆积模型。种堆积模型。第40页/共43页第41页/共43页点此进入点此进入第42页/共43页感谢您的观看！第43页/共43页