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1、2023/3/301TiTi金属样品金属样品金属键第1页/共53页2023/3/302思考思考1:1:从上述金属的应用来看，金属有哪些共同的物从上述金属的应用来看，金属有哪些共同的物理性质呢理性质呢?一、金属共同的物理性质一、金属共同的物理性质 容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等思考思考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?二、金属的结构二、金属的结构1 1、电子气理论：电子气理论：由于金属原子的最外层电子数由于金属原子的最外层电子数较少较少,容易失去电子成为金属离子容易失去电子成为金属离子,金属原子释金属原子释放出的价电子
2、不专门属于某个特定的金属离子放出的价电子不专门属于某个特定的金属离子,而为许多金属离子所共有而为许多金属离子所共有,并在整个金属中自由并在整个金属中自由运动运动,这些电子又称为自由电子。这些电子又称为自由电子。金属脱落下来金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的整块金属的“电子气电子气”，从而把所有金属原子，从而把所有金属原子维系在一起维系在一起。金属键第2页/共53页2023/3/303组成粒子：组成粒子：金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子2 2、金属键：、金属键：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用叫做金属金属离子和自由
3、电子之间的强烈的相互作用叫做金属键（电子气理论）键（电子气理论）3 3、金属晶体：、金属晶体：通过金属键结合形成的单质晶体。通过金属键结合形成的单质晶体。金属单质和合金都属于金属晶体金属单质和合金都属于金属晶体微粒间作用力：微粒间作用力：金属键金属键特征：金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特特征：金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特殊形式的键，这种键既殊形式的键，这种键既没有方向性，也没有饱和性，没有方向性，也没有饱和性，金属金属键的特征是键的特征是成键电子可以在金属中自由流动成键电子可以在金属中自由流动，使得金属呈，使得金属呈现出特有的属性。现出特有的属性。金属键第3页/共5
4、3页2023/3/3044 4、电子气理论对金属的物理性质的解释、电子气理论对金属的物理性质的解释在金属晶体中，充满着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），这些电子气的运动是没有一定方向（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，自由电子定向运动形的，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。不同的金属导电能力成电流，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：不同，导电性最强的三中金属是：Ag、Cu、Al金属导电性的解释金属导电性的解释金属键第4页/共53页2023/3/305 “电子气电子气
5、”（自由电子）在运动时经常与金属（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，那个区域里的热时，那个区域里的“电子气电子气”（自由电子）能量（自由电子）能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属离子。离子。“电子气电子气”（自由电子）在热的作用下与金（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，从而使整块金属达到相同的温度。度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。金属导热性的解释金属导
6、热性的解释金属键第5页/共53页2023/3/306 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生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，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，发生形变金属键不易断互作用，因而即使在外力作用下，发生形变金属键不易断裂。因此，金属都有良好的延展性。裂。因此，金属都有良好
7、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+金属键第6页/共53页2023/3/307【总结】金属晶体的结构与性质的关系导电性导电性导热性导热性延展性延展性金属离子金属离子和自由电和自由电子子自由电子在外加自由电子在外加电场的作用下发电场的作用下发生定向移动生定向移动自由电子与金自由电子与金属离子碰撞传属离子碰撞传递热量递热量晶体中各原子晶体中各原子层相对滑动仍层相对滑动仍保持相互作用保持相互作用金属键第7页/共53页2023/3/308(4)、金属光泽和颜色金属键 由于自由电子可吸收所有频率的光，然后很快由于自由电子可吸收所有频率的光
8、，然后很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银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、白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。殊的颜色。当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、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，所晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。以成黑色。第8页/共53页2023/3/309影响金属键强弱的因素：影响金属键强弱的因素：金属阳离子所带电荷越多、离子半径越小，金属阳离
9、子所带电荷越多、离子半径越小，金属键越强。金属键越强。一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定。决定。金属键越强，熔点就相应越高，硬度金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大。也越大。金属键第9页/共53页2023/3/3010【思考思考4 4】已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减，试用金属键理论加以解释。增大而递减，试用金属键理论加以解释。【思考思考5 5】试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小。度的大小。同周期元素，从左到右，价电子数依次增大，原子（离子）同周期元素，从左到右，
10、价电子数依次增大，原子（离子）半径依次减弱，则单质中所形成金属键依次增强，故钠、半径依次减弱，则单质中所形成金属键依次增强，故钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小顺序是：钠镁铝。镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小顺序是：钠镁铝。同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数相同），从同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数相同），从上到下，原子（离子）半径依次增大，则单质中所形成金上到下，原子（离子）半径依次增大，则单质中所形成金属键依次减弱，故碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大属键依次减弱，故碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减而递减。金属键第10页/共53页2023/3/3011金属晶体熔点变
11、化规律金属晶体熔点变化规律1、金属晶体熔点变化较大，、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：）；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：、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
12、。金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大。但金属性越弱但金属性越弱如：如：K Na Mg Al Li Na K Rb Cs金属键第11页/共53页2023/3/3012知识回顾：三种晶体类型与性质的比较知识回顾：三种晶体类型与性质的比较晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体概念概念作用力作用力构成微粒构成微粒物物理理性性质质熔沸点熔沸点硬度硬度导电性导电性实例实例共价键范德华力金属键原子分子金属阳离子和自由电子很高很低差别较大很大很小差别较大无（硅为半导体）无导体相邻原子之间以共价相邻原子之间以共价键相结合而成具有空键相结合而成具有空间网状结构的晶体间网状结构的晶体分
13、子间以范德分子间以范德华力相结合而华力相结合而成的晶体成的晶体通过金属键通过金属键形成的晶体形成的晶体金刚石、二氧化硅、晶体金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅硅、碳化硅Ar、S等等Au、Fe、Cu、钢铁等钢铁等金属键第12页/共53页三三.金属晶体金属晶体1.晶体晶体(1)定义定义:通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。体叫晶体。(2)其结构特征是内部的微粒在三维空间的排布具有其结构特征是内部的微粒在三维空间的排布具有特定的特定的周期性周期性,即隔一定距离重复出现。即隔一定距离重复出现。2.晶胞：能够反映晶体结构特征的基本重复单晶胞：能够反映晶体结
14、构特征的基本重复单元元3.原子的密堆积方式原子的密堆积方式第13页/共53页密堆积的定义密堆积的定义:密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于相互配位数高，能充分利用空粒子总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。间的堆积密度最大的那些结构。密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能尽可能降低，而结构稳定。尽可能降低，而结构稳定。第14页/共53页 二 金属晶体的密堆积结构思考：思考：1、金属原
15、子在形成晶体时有几种堆积方式、金属原子在形成晶体时有几种堆积方式？第15页/共53页金属晶体的原子平面堆积模型金属晶体的原子平面堆积模型 （a）非密置层（b）密置层哪种排列方式哪种排列方式圆球周围剩余圆球周围剩余空隙最小？空隙最小？第16页/共53页简单立方堆积（简单立方堆积（PoPo）金属晶体的原子空间堆积模型金属晶体的原子空间堆积模型1 1金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式简单立方堆积简单立方堆积 晶胞的形状是什么？含几个原子？第17页/共53页体心立方堆积（体心立方堆积（IA，VB，VIB）金属晶体的原子空间堆积模型金属晶体的原子空间堆积模型2 2金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式钾
16、型钾型第18页/共53页三维堆积三维堆积四种方式四种方式 简简单单立立方方堆堆积积钾型钾型体心体心立方立方由由非非密密置置层层一一层层一一层层堆堆积积而而成成第19页/共53页123456 第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位。(或对准 2，4，6 位，其情形是一样的)123456AB，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。第20页/共53页 下图是此种六方下图是此种六方紧密堆积的前视图紧密堆积的前视图ABABA 第一种是将球对准第一层的球。123456 于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，形成六方紧密堆积。配位数 12。(同
17、层 6，上下层各 3)第21页/共53页六方密堆积六方密堆积第22页/共53页 第三层的第三层的另一种另一种排列排列方式，方式，是将球对准第一层是将球对准第一层的的 2，4，6 位位，不同于不同于 AB 两层的位置两层的位置，这是这是 C 层。层。123456123456123456第23页/共53页123456此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。得到面心立方堆积。配位数 12。(同层 6，上下层各 3)第24页/共53页镁型镁型铜型铜型金属晶体的两种最密堆积方式金属晶体的两种最密堆积方式第25页/共53页镁型
18、，六方堆积镁型，六方堆积铜型，面心立方堆积铜型，面心立方堆积第26页/共53页金属晶体的四中堆积模型对比金属晶体的四中堆积模型对比第27页/共53页三、金属晶体的四种堆积模型对比三、金属晶体的四种堆积模型对比堆积模型堆积模型典型代表典型代表空间利空间利用率用率配位数配位数晶胞晶胞简单立方简单立方钾型钾型(bcp)镁型镁型(hcp)铜型铜型(ccp)阅读课文阅读课文7676资料卡片资料卡片，并填写下表，并填写下表第28页/共53页三种典型立方晶体结构简单立方简单立方体心立方体心立方面心立方面心立方第29页/共53页石墨是层状结构的石墨是层状结构的混合型混合型晶体晶体 第30页/共53页2023/
19、3/30311 1、金属晶体的形成是因为晶体中存在（、金属晶体的形成是因为晶体中存在（）A.A.金属离子间的相互作用金属离子间的相互作用B.B.金属原子间的相互作用金属原子间的相互作用 C.C.金属离子与自由电子间的相互作用金属离子与自由电子间的相互作用 D.D.金属原子与自由电子间的相互作用金属原子与自由电子间的相互作用2 2、金属能导电的原因是（、金属能导电的原因是（）A.A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的金属晶体中金属阳离子与自由电子间的 相互作用较弱相互作用较弱 B.B.金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动 C.C.金
20、属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动 D.D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子金属晶体在外加电场作用下可失去电子 CB金属晶体的原子堆积模型第31页/共53页2023/3/30323 3、下列生活中的问题，不能用金属键知、下列生活中的问题，不能用金属键知识解释的是识解释的是 （）A.A.用铁制品做炊具用铁制品做炊具 B.B.用金属铝制成导线用金属铝制成导线 C.C.用铂金做首饰用铂金做首饰 D.D.铁易生锈铁易生锈D D金属晶体的原子堆积模型第32页/共53页2023/3/30334 4、下列物质中含有金属键的是、下列物质中含
21、有金属键的是 ()A.A.金属铝金属铝 B.B.合金合金C.NaOH D.NHC.NaOH D.NH4 4ClClABAB金属晶体的原子堆积模型第33页/共53页2023/3/30345 5、金属键的强弱与金属、金属键的强弱与金属价电子数价电子数的多少的多少有关，价电子数越多金属键越强；与金属有关，价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的阳离子的半径大小半径大小也有关，金属阳离子的也有关，金属阳离子的半径越大，金属键越弱。据此判断下列金半径越大，金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是属熔点逐渐升高的是 （）A.Li Na K B.Na Mg AlA.Li Na K B.Na Mg AlC.
22、Li Be Mg D.Li Na MgC.Li Be Mg D.Li Na MgB B金属晶体的原子堆积模型第34页/共53页2023/3/30356 6、下列有关金属晶体叙述正确的是（、下列有关金属晶体叙述正确的是（）A.A.常温下金属单质都以金属晶体形式存在常温下金属单质都以金属晶体形式存在B.B.金属离子与自由电子之间的强烈作用，金属离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失在一定外力作用下，不因形变而消失C.C.钙的熔、沸点低于钾钙的熔、沸点低于钾D.D.温度越高，金属的导电性越好温度越高，金属的导电性越好B B金属晶体的原子堆积模型第35页/共53页第四节 离子晶
23、体第36页/共53页1、了解羧酸、酯典型代表物的组成、结构特点、主要性质及重要应用。考点要求考点要求：典型晶体典型晶体探究探究第37页/共53页乙 有 对称轴；有与边垂直的对称面 黄色的面；有对称中心 对称性与晶体相同。甲甲乙乙甲 没有与边垂直的对称面；没有对称中心 对称性不能代表晶体。乙为乙为NaClNaCl的晶胞的晶胞 。晶胞代表整个晶体，无数个晶胞堆积起来，则得到晶体第38页/共53页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顶角上，并钠离子和氯离子位于立方体的顶角上，并交错排列交错排列。钠离子：体心和棱中点；氯离子：面心和顶点，钠离子：体心和棱中点；氯离子：
24、面心和顶点，或者或者反之。反之。氯化钠型晶胞氯化钠型晶胞第39页/共53页-Cl-Na+NaClNaCl的晶体结构模型的晶体结构模型第40页/共53页在氯化钠晶体中，假若钠离子与周围最近在氯化钠晶体中，假若钠离子与周围最近的氯离子的距离为的氯离子的距离为a，每个钠离子周围最近，每个钠离子周围最近且等距离的氯离子有且等距离的氯离子有6个，那么钠离子有个，那么钠离子有_个个,钠钠离子之间的距离为离子之间的距离为_ 。12122aaab第41页/共53页氯化铯型晶胞氯化铯型晶胞第42页/共53页-Cs+-Cl-CsClCsCl的晶体结构示意图的晶体结构示意图返回原处第43页/共53页第44页/共53
25、页决定离子晶体结构的因素决定离子晶体结构的因素几何因素几何因素晶体中正负离子的半径比晶体中正负离子的半径比电荷因素电荷因素晶体中正负离子的电荷比晶体中正负离子的电荷比键性因素键性因素离子键的纯粹因素离子键的纯粹因素第45页/共53页二、二、晶格晶格能能定义：气态离子形成定义：气态离子形成1 1摩离子晶体时释放的能量。摩离子晶体时释放的能量。晶格能的大小与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比。晶格能的大小与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比。简言之,晶格能的大小与离子带电量成正比,与离子半径成反比.晶格能越大：晶格能越大：形成的离子晶体越稳定；（离子
26、键越强）形成的离子晶体越稳定；（离子键越强）熔点越高；硬度越大。熔点越高；硬度越大。仔细阅读仔细阅读表表3 38 8，分析，分析晶格能的大小与离子晶晶格能的大小与离子晶体的熔点有什么关系？体的熔点有什么关系？离子晶体的晶格能与哪离子晶体的晶格能与哪些因素有关？些因素有关？zxxkw第46页/共53页总结总结离子晶体有什么特点？离子晶体有什么特点？无单个分子存在；无单个分子存在；NaClNaCl不表示分子式。不表示分子式。熔沸点较高熔沸点较高，硬度较大硬度较大，难挥发难压缩。，难挥发难压缩。且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，晶格能增大，熔点升高。晶格能增
27、大，熔点升高。一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。电。哪些物质属于离子晶体？哪些物质属于离子晶体？强碱、部分金属氧化物、部分盐类。强碱、部分金属氧化物、部分盐类。第47页/共53页离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体存在微粒存在微粒阴阳离子阴阳离子原子原子分子分子金属离子、金属离子、自由电子自由电子微粒间作用微粒间作用离子键离子键共价键共价键范德华力范德华力金属键金属键主要性质主要性质硬而脆，易溶于硬而脆，易溶于极性溶剂，熔化极性溶剂，熔化时能够导电，溶时能够
28、导电，溶沸点高沸点高质地硬，不溶于质地硬，不溶于大多数溶剂，导大多数溶剂，导电性差，熔沸点电性差，熔沸点很高很高硬度小，水硬度小，水溶液能够导溶液能够导电，溶沸点电，溶沸点低低金属光泽，金属光泽，是电和热的是电和热的良导体，熔良导体，熔沸点高或低沸点高或低实例实例食盐晶体食盐晶体金刚石金刚石氨、氯化氢氨、氯化氢镁、铝镁、铝各种晶体类型的比较各种晶体类型的比较第48页/共53页题型二题型二:物质的熔沸点与晶体类型的关系物质的熔沸点与晶体类型的关系1、常温下的状态：、常温下的状态：熔点：固体液体熔点：固体液体沸点：液体气体沸点：液体气体2、若晶体类型不同，一般情况下：、若晶体类型不同，一般情况下：
29、原子晶体离子晶体分子晶体原子晶体离子晶体分子晶体规律总结规律总结3、若晶体类型相同，、若晶体类型相同，构成晶体质点间的作用大，则熔沸构成晶体质点间的作用大，则熔沸点高，反之则小。点高，反之则小。离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离子电荷越高，离子键就越强，熔沸点就越高。离子电荷越高，离子键就越强，熔沸点就越高。原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，键长越小、键能越大键长越小、键能越大,熔沸点越高。熔沸点越高。点击高考第49页/共53页规律总结规律总结分子晶体中（不含氢键时），分子组成和结构分子晶体中（不含氢键时），
30、分子组成和结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力就相似时，相对分子质量越大，分子间作用力就越强，熔沸点就越高。越强，熔沸点就越高。(存在氢键时存在氢键时,熔沸点反常的高熔沸点反常的高)金属晶体中，离子半径越小，离子电荷越高，金属金属晶体中，离子半径越小，离子电荷越高，金属键就越强，熔沸点就越高。键就越强，熔沸点就越高。合金的熔沸点比它的各成合金的熔沸点比它的各成分金属的熔点低。分金属的熔点低。第50页/共53页 下列性质中，可以说明某晶体是离子晶体的是()。A具有较高的熔点B固态不导电，水溶液能导电C可溶于水D固态不导电，熔融状态能导电解析解析A选项，原子晶体熔点也较高；B选项，有些分子晶体如HCl的水溶液也能导电；C选项，有些分子晶体也溶于水；D选项，分子晶体在液态时不导电，金属晶体固态时导电，离子晶体在熔融时可导电。答案答案D【例例1】第51页/共53页试根据你学过的知识，判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序可能是()。AKClNaClBaOCaOBNaClKClCaOBaOCCaOBaONaClKClDCaOBaOKClNaCl解析解析(1)离子晶体中阴、阳离子所带电荷越多，晶格能越大，阴、阳离子的离子半径越小，其间距越小，晶格能越大。(2)晶格能越大，晶体的熔点越高。答案答案C【例例2】第52页/共53页感谢您的观看！第53页/共53页