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1、第三节金属晶体第1页，本讲稿共22页金属的物理通性：金属的物理通性：创设问题情景：创设问题情景：具有金属光泽、导电导热性、延展性等。具有金属光泽、导电导热性、延展性等。金属键的本质：金属键的本质：金属原子的价电子比较少，容易失去价电子。金属原子的价电子比较少，容易失去价电子。在金属晶体中，每个金属原子都有机会失去价电在金属晶体中，每个金属原子都有机会失去价电子成为金属阳离子，每个阳离子都有机会结合价子成为金属阳离子，每个阳离子都有机会结合价电子成为金属原子，这些价电子被许多原子或离电子成为金属原子，这些价电子被许多原子或离子所共有，从而把所有的金属原子维系在一起。子所共有，从而把所有的金属原子
2、维系在一起。第2页，本讲稿共22页该理论认为金属键是金属原子脱落下来该理论认为金属键是金属原子脱落下来的的价电子价电子形成遍布形成遍布整块晶体整块晶体的的“电子气电子气”，被，被所有原子所有原子所共有，从而所共有，从而把所有的金属把所有的金属原子维系在一起原子维系在一起形成了金属键。形成了金属键。一金属键一金属键电子气理论电子气理论金属晶体是由金属晶体是由金属阳离子金属阳离子、电子电子通过通过金属金属键键形成的一种形成的一种“巨分子巨分子”。第3页，本讲稿共22页 金属阳离子的电荷数越多，离子半径越金属阳离子的电荷数越多，离子半径越小，小，金属键越强，金属熔沸点越高。金属键越强，金属熔沸点越高
3、。金属键的强度金属键的强度差别很大差别很大。第4页，本讲稿共22页2 2金属晶体结构与金属导电性的关系金属晶体结构与金属导电性的关系 自由电子在自由电子在电场中作电场中作定向定向运动运动，形成电，形成电流，所以金属流，所以金属容易导电。容易导电。也也可用可用电子气在电子气在电场中定向移电场中定向移动动来解释来解释。第5页，本讲稿共22页3 3金属晶体结构与金属的导热性的关系金属晶体结构与金属的导热性的关系 电子气中电子气中的自由电子在的自由电子在热热的作用下与的作用下与金属原子金属原子频繁频繁碰撞碰撞而导热。而导热。金属的热导金属的热导率率随随温度升高温度升高而降低而降低。第6页，本讲稿共22
4、页4 4金属晶体结构与金属的延展性的关系金属晶体结构与金属的延展性的关系 当金属受当金属受外力作用外力作用时，金属时，金属晶体中的晶体中的各各原子层会原子层会发生相对滑发生相对滑动动，但不会改变其，但不会改变其原原来的排列方式来的排列方式，而弥，而弥漫在金属原子间的漫在金属原子间的电电子气子气可以起到类似轴可以起到类似轴承中滚珠之间承中滚珠之间润滑剂润滑剂的作用。的作用。第7页，本讲稿共22页 金属（除汞外）在常温下金属（除汞外）在常温下一般都是固体。在金属中，一般都是固体。在金属中，金属原子一层层紧密地堆金属原子一层层紧密地堆积着，每一个金属原子周积着，每一个金属原子周围有许多相同的金属原子
5、围有许多相同的金属原子围绕着。围绕着。由于金属原子的外层由于金属原子的外层电子比较少，金属原子容易失电子比较少，金属原子容易失去外层电子变成金属离子，在去外层电子变成金属离子，在金属内部结构中，实际上按一金属内部结构中，实际上按一定规律紧密堆积的是带正电荷定规律紧密堆积的是带正电荷的金属阳离子。的金属阳离子。二金属晶体的原子堆积模型二金属晶体的原子堆积模型第8页，本讲稿共22页1二维空间模型二维空间模型非密置层，配位数为非密置层，配位数为4。密置层，配位数为密置层，配位数为6。2三维空间模型三维空间模型简单立方堆积简单立方堆积 相邻非密置层原子的原子核在同相邻非密置层原子的原子核在同一直线上，
6、配位数为一直线上，配位数为6。只有。只有钋钋(Po)采取这种堆积方式。采取这种堆积方式。第9页，本讲稿共22页钾型钾型 将非密置层上层金属原子填入将非密置层上层金属原子填入下层的金属原子下层的金属原子形成形成的的凹穴凹穴中，每层都照此堆积。如中，每层都照此堆积。如Na、K、Fe等是等是这种堆积方式，这种堆积方式，配位数为配位数为8。第10页，本讲稿共22页镁型和铜型镁型和铜型 密置层的原子按密置层的原子按钾钾型型堆积方式堆积。若按堆积方式堆积。若按ABABAB的方式堆积为的方式堆积为镁镁型，若按型，若按ABCABCABC的方式堆积为的方式堆积为铜铜型。这两种型。这两种堆积方式都是金属晶体的堆积
7、方式都是金属晶体的最密堆积最密堆积，配位数均配位数均为为12。第11页，本讲稿共22页三石墨晶体三石墨晶体第12页，本讲稿共22页 石墨属于石墨属于 晶体晶体,是是 状结构状结构,C原子呈原子呈 杂化；杂化；晶体中每个晶体中每个C原子被原子被 个六边形共用个六边形共用,平均每个环占有平均每个环占有 个碳个碳原子。原子。322:1:3混合混合层层sp2共价键、金属键和范德华力共价键、金属键和范德华力 晶体中碳原子数、碳环数和碳碳单键晶体中碳原子数、碳环数和碳碳单键数之比为数之比为 。晶体中存在的作用有：晶体中存在的作用有：第13页，本讲稿共22页【学与问【学与问1】（1）取）取16个直径相等的球
8、体（可用容易得到的一些代用品，个直径相等的球体（可用容易得到的一些代用品，如泥球、玻璃球或药丸等），在平面上排成一正方形，每排如泥球、玻璃球或药丸等），在平面上排成一正方形，每排都有都有4个球体。在这种放置方式中，每个球体周围都有个球体。在这种放置方式中，每个球体周围都有4个球个球体与其紧密接触，得到配位数为体与其紧密接触，得到配位数为4的放置方式，称为非密置层的放置方式，称为非密置层放置。放置。（2）同样取）同样取16个球体，在平面上也排成个球体，在平面上也排成4排，第二排球体排排，第二排球体排在第一排球体的间隙中，每排均照此方式排列。在这种放置在第一排球体的间隙中，每排均照此方式排列。在这
9、种放置方式中，每个球体周围都有方式中，每个球体周围都有6个球体与其紧密接触，得到配个球体与其紧密接触，得到配位数为位数为6的放置方式，称为密置层放置。的放置方式，称为密置层放置。除上述两种紧密接触的放置方式外，没有第三种方式。除上述两种紧密接触的放置方式外，没有第三种方式。第14页，本讲稿共22页【学与问【学与问2】（1）取）取8个直径相等的球体，每个直径相等的球体，每4个球体按非密置层放个球体按非密置层放置并粘在一起；在三维空间里，把两层球体按球体在同置并粘在一起；在三维空间里，把两层球体按球体在同一直线上堆积，形成一立方体，这种堆积称为简单立方一直线上堆积，形成一立方体，这种堆积称为简单立
10、方堆积。每个晶胞含有堆积。每个晶胞含有1个原子。个原子。（2）取）取12个直径相等的球体，每个直径相等的球体，每4个球体按非密置层放置并粘个球体按非密置层放置并粘在一起，把上层球体放在下层球体形成的凹穴中，每层均照此在一起，把上层球体放在下层球体形成的凹穴中，每层均照此方式堆积，这种堆积方式称为钾型。形成的晶胞也是一立方体，方式堆积，这种堆积方式称为钾型。形成的晶胞也是一立方体，每个晶胞含有每个晶胞含有2个原子。个原子。非密置层在三维空间里的紧密接触除上述两种方式外，没有非密置层在三维空间里的紧密接触除上述两种方式外，没有第三种方式。第三种方式。第15页，本讲稿共22页习题参考答案习题参考答案
11、:1.D2.C3.B5.（1）Ne（2）Cu（3）Si6.第16页，本讲稿共22页4.电子气理论认为金属键是金属原子脱落下来的价电子电子气理论认为金属键是金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的形成遍布整块晶体的“电子气电子气”，被所有原子所共有，从，被所有原子所共有，从而把所有的金属原子维系在一起形成了金属键。而把所有的金属原子维系在一起形成了金属键。金属晶体里的自由电子在外加电场作用下作定向移动，金属晶体里的自由电子在外加电场作用下作定向移动，形成电流，因此金属具有导电性；当金属某部分受热时，形成电流，因此金属具有导电性；当金属某部分受热时，该区域的电子运动加剧，通过碰撞，电子将能量传递
12、给该区域的电子运动加剧，通过碰撞，电子将能量传递给金属原子或离子，这样能量从温度高的区域传递到温度金属原子或离子，这样能量从温度高的区域传递到温度低的区域，因此金属具有导热性；当金属受到外力时，低的区域，因此金属具有导热性；当金属受到外力时，晶体中的原子层就会发生相对滑动，并不会改变原来的晶体中的原子层就会发生相对滑动，并不会改变原来的排列方式，金属键并没有被破坏，所以虽然发生了外形排列方式，金属键并没有被破坏，所以虽然发生了外形的变化，但不会断裂，具有延展性。的变化，但不会断裂，具有延展性。第17页，本讲稿共22页1.不仅与金属的晶体结构有关，而且与金属原子本不仅与金属的晶体结构有关，而且与
13、金属原子本身的性质有关的是金属的身的性质有关的是金属的（）A.导电性导电性B.导热性导热性C.密度密度D.熔点熔点课堂练习：课堂练习：2.下列叙述中，一定是金属元素的是下列叙述中，一定是金属元素的是（）A.最外层只有一个电子最外层只有一个电子B.核外最外电子层有核外最外电子层有1-2个电子个电子C.在反应中很容易失去电子在反应中很容易失去电子D.具有金属光泽的单质具有金属光泽的单质CDC第18页，本讲稿共22页3.下下列列叙叙述述的的各各项项性性质质中中，不不属属于于金金属属的的通通性性的的是是（）A.导电、导热性导电、导热性B.延展性延展性C.光亮而透明光亮而透明D.熔点都很熔点都很高高 4
14、.与金属的导电性和导热性有关的是与金属的导电性和导热性有关的是 （）A.原子半径大小原子半径大小B.最外层电子数的多少最外层电子数的多少C.金属的活泼性金属的活泼性D.自由电子自由电子。CDD第19页，本讲稿共22页5.关于晶体的下列说法正确的是（关于晶体的下列说法正确的是（）A、在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子、在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B、在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子、在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C、原子晶体的熔点一定比金属晶体的高、原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D、分子晶体的熔点一定比金属晶体的低、分子晶体的熔点一定比金属晶体的低6.下列说法中，无科学性错误的是下
15、列说法中，无科学性错误的是（）（）A、离子晶体中一定无共价键、离子晶体中一定无共价键B、极性分子中一定没有非极性键、极性分子中一定没有非极性键C、非极性分子中一定没有极性键、非极性分子中一定没有极性键D、分子晶体中一定无离子键、分子晶体中一定无离子键AD第20页，本讲稿共22页7.下列叙述中，不正确的是（）下列叙述中，不正确的是（）A、凡离子晶体，一定含金属离子、凡离子晶体，一定含金属离子B、非极性分子和极性分子都可以形成分子晶体、非极性分子和极性分子都可以形成分子晶体C、分子晶体熔化时共价键没有被破坏、分子晶体熔化时共价键没有被破坏D、在、在CCl4晶体中，氯原子和碳原子是以共价键晶体中，氯
16、原子和碳原子是以共价键构成的正四面体结构，所以构成的正四面体结构，所以CCl4是原子晶体是原子晶体AD8.在下列有关晶体的叙述中错误的是（在下列有关晶体的叙述中错误的是（）A、离子晶体中，一定存在离子键、离子晶体中，一定存在离子键B、原子晶体中，只存在共价键、原子晶体中，只存在共价键C、金属晶体的熔沸点均很高、金属晶体的熔沸点均很高D、稀有气体的原子能形成分子晶体、稀有气体的原子能形成分子晶体C第21页，本讲稿共22页9.下列有关晶体的叙述中，不正确的是（下列有关晶体的叙述中，不正确的是（）A.二氧化硅晶体中，每个硅原子可以与二个氧原子形二氧化硅晶体中，每个硅原子可以与二个氧原子形成共价键成共价键B.氯化钠晶体中，每个氯化钠晶体中，每个Na 周围距离最近且相等的周围距离最近且相等的Na 共有共有12个个C.氯化铯晶体中，每个氯化铯晶体中，每个Cs 周围距离最近且相等周围距离最近且相等的的Cl 共有共有6个个D.石墨晶体中，每一层内碳原子数与碳碳共价石墨晶体中，每一层内碳原子数与碳碳共价键数之比是键数之比是2 3AC第22页，本讲稿共22页