人教版化学选修三金属晶体课件.ppt

1、*金属的分类金属的分类按密度分按密度分重金属：铜、铅、锌等重金属：铜、铅、锌等 轻金属：铝、镁等轻金属：铝、镁等 冶金工业冶金工业黑色金属：铁、铬、锰黑色金属：铁、铬、锰 有色金属：除铁、铬、锰以外的金属有色金属：除铁、铬、锰以外的金属 按储量分按储量分常见金属：铁、铝等常见金属：铁、铝等 稀有金属：稀有金属：锆、钒、钼锆、钒、钼金属元素在周期表中的位置及原子结构特征金属元素在周期表中的位置及原子结构特征 金属的特点金属的特点常温下，单质都是固体，汞常温下，单质都是固体，汞(Hg)除外；除外；大多数金属呈银白色，有金属光泽，大多数金属呈银白色，有金属光泽，但但金金(Au)色，铜色，铜(Cu)色

2、，色，铋铋(Bi)色，铅色，铅(Pb)色。色。黄黄 红红 微红微红 蓝白蓝白一一.金属键金属键 1.1.描述金属键的最简单的理论是描述金属键的最简单的理论是“电子气电子气”理论理论.（P73P73）该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子价电子形成形成遍布整块晶体的遍布整块晶体的“电子气电子气”.”.这些电子不是专属于某几这些电子不是专属于某几个特定的金属离子个特定的金属离子,而是均匀分布于整个晶体中而是均匀分布于整个晶体中,被所有被所有原子共用原子共用,从而把所有的金属原子维系在一起从而把所有的金属原子维系在一起.金属原子金属原子则则“浸泡浸泡”在在

3、“电子气电子气”的的“海洋海洋”中中.（1）定义：定义：金属金属阳阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用。离子和自由电子之间的强烈的相互作用。（2）形成）形成 成键微粒成键微粒:金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子 存存 在在:金属单质和合金中金属单质和合金中2 2.金属键金属键（3）特征特征:A、无方向性无方向性和饱和性和饱和性B、金属原子的半径越小，价电子数越多，金属金属原子的半径越小，价电子数越多，金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大比较熔沸点：比较熔沸点：1、Li Na K2、Na Mg Al金属原子的半径越小，价电子数越多，金属键越金属原子的半径

4、越小，价电子数越多，金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大强，金属的熔沸点越高，硬度越大熔点最低的金属：汞（常温时成液态）熔点最低的金属：汞（常温时成液态）熔点很高的金属：钨（熔点很高的金属：钨（3410）铁的熔点：铁的熔点：1535 二、二、金属金属晶体晶体优良的导电性、导热性和延展性。优良的导电性、导热性和延展性。1 1、金属金属晶体的晶体的性质性质在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些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的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自自由电子由电子就会就会发生定向运动发生定向运动，因而形成电流，

5、所以金属，因而形成电流，所以金属容易导电。容易导电。1、金属晶体结构与金属、金属晶体结构与金属导电性导电性的关系的关系4、影响:(1)消极:亚历山大东征具有侵略性质，给东方人民带来巨大灾难，掠夺了东方世界的无数财富。印度人口如果继续按照年均近1600万人的速度增长，这个南亚大国将在本世纪中叶取代中国，成为世界人口最多的国家。为了避免人口爆炸的危机，印度政府正逐步加强计划生育的宣传推广。印度除了人口压力外，还面临着水旱灾害威胁。（返回主页）转承。一、古代印度河流城文明1、哲学成就(古希腊):(1)德谟克里特:提出了“原子论”，认为宇宙万物是由微小的“原子组成；教师归纳：我们居住的大洲从南到北、从

6、东到西，既有烈日炎炎的沙漠，又有白雪皑皑的冰原；既有世界第一高峰，又有世界最低洼的地方。这就是我们居住的大洲。它有众多的高山和大河，有灿烂的文化，有优美的风景。它就是雄踞东方的亚洲。课堂小结在学习力学知识时,学习了机械能守恒定律。机械能守恒定律是有条件限制的定律,而且实际现象中是不可能实现的。而能的转化和守恒定律是存在于普遍自然现象中的自然规律。这一规律对物理学各个领域的研究,如力学、电学、热学、光学等都有指导意义。它也对化学、生物学等自然科学的研究都有指导作用。3、灭亡:1258年，蒙古人攻陷巴格达，帝国灭亡。3.面积最大（4400千米）（1）古代科学技术的不断进步与发展；3、衰亡:(1)3

7、世纪，罗马帝国陷入长期的政治、经济大危机(实质：奴隶制危机)。归纳与总结(1)政治:建立以天皇为中心的中央集权制度，地方设国、郡、里三级，由中央派官治理。2.用绕成电磁铁的铁钉去吸引大头针,观察到什么现象?说明什么?自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，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，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。快，通过碰撞，把能量传给金属离子。金属容易导热，是由于金属容易导热，是由于自由电子运动时与自由电子运动时与金属离子金属

8、离子碰撞碰撞把能量从把能量从温度高的部分传到温度温度高的部分传到温度低的部分低的部分，从而使整块金属从而使整块金属达到相同的温度达到相同的温度。2、金属晶体结构与金属、金属晶体结构与金属导热性导热性的关系的关系 原子晶体受外力作用时，原子间的位移必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，然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型，无延展性。无延展性。而金属晶体中由于金属离子与自由电子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，各原子层之间发间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生生相对滑动相对滑动以后，仍可以后，仍可保持这种相互作用保持这种相互作用，因

9、而即使在外力作用下，发生形变也不易断因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。裂。3、金属晶体结构与金属、金属晶体结构与金属延展性延展性的关系的关系金属的延展性金属的延展性自由电子自由电子金属离子金属离子外力外力1 1、金属晶体中的自由电子是否专属于、金属晶体中的自由电子是否专属于某个金属离子？某个金属离子？思考：思考：2 2、晶体中有阳离子就一定有阴离子吗？、晶体中有阳离子就一定有阴离子吗？有阴离子就一定有阳离子吗？有阴离子就一定有阳离子吗？三、三、金属金属晶体的原子堆积模型晶体的原子堆积模型 二维平面堆积方式二维平面堆积方式I I 型型II II 型型行列对齐四球一空行列对齐四球一空 非最

10、紧密排列非最紧密排列行列相错三球一空行列相错三球一空最紧密排列最紧密排列密置层密置层非密置层非密置层 三维空间堆积方式三维空间堆积方式.简单立方堆积简单立方堆积1、简单立方堆积、简单立方堆积代表金属：代表金属：钋（钋（PoPo）配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：52526（非密堆积）（非密堆积）这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属原子形成的凹穴中原子形成的凹穴中,得到的是得到的是体心立方堆积体心立方堆积。.体心立方堆积体心立方堆积提出问题:通电螺线管周围的磁场方向与什么因素有关?两汉的高炉炼铁和炒钢技术，1.学会运用文字和数

11、字资料，说明印度人口增长的特点，以及人口过度增长给经济发展带来的影响。（教师在板画上指一个学生答一个）3、传教与统一的过程:622年，穆罕默德在麦地那建立穆斯林与伊斯兰教公社，阿拉伯国家的雏形由此诞生。630年，穆罕默德率穆斯林占领麦加。半岛各部落纷纷遣使麦地那，承认穆罕默德的统治地位，阿拉伯半岛基本统一。学生进行实验,收集实验现象;教师巡视指导:大量事实证明:各种形式的能都可以相互转化,并且在转化过程中守恒。“能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体。”这就是能量守恒定律。小农经济调动了农民生产的积极性，是推动精耕细作技术发展的的主要动

12、力；1、新航路开辟的原因:1.日本的气候类型是什么类型呢？（参见P10亚洲气候类型图）(4)关系:封臣必须效忠于封君；在封君需要的时候，要无偿地为封君服兵役、提供金钱；2形成的条件：(2)发展:农民逐渐获得对自己剩余产品的支配权；土地集中成为一种趋势。（4）元朝时，民间棉纺能手黄道婆推广先进的棉纺织技术，棉纺织品产量增多，改变了丝、麻、棉的纺织品比例。2、体心立方堆积体心立方堆积代表金属：代表金属：配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：68.02%8（非密堆积）（非密堆积）NaNa、K K、CrCr、MoMo、W W等等123456 第二层第二层：对第一层来讲最紧密的堆积方式是将对第一层来讲

13、最紧密的堆积方式是将球对准球对准1，3，5 位。位。(或对准或对准 2，4，6 位，其情形是一位，其情形是一样的样的)123456AB，关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。最紧密的堆积方式。ABABAa.将第三层球对准第一层的球对准第一层的球123456 b.每两层形成一个周期3 3.六方堆积六方堆积六方密堆积六方密堆积 代表金属：代表金属：配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：74%12（密堆积）（密堆积）镁、锌、钛镁、锌、钛等等六方密堆积的晶胞六方密堆积的晶胞123456123456123456 a a、第二层

14、对准第一层的第二层对准第一层的1,3,51,3,5空位，空位，第三层将球对第三层将球对准第一层的准第一层的 2 2，4 4，6 6 位，第四层与第一层一样位，第四层与第一层一样 b b、三层一个周期。、三层一个周期。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ABCAABC4 4.面心立方堆积面心立方堆积此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC4 4.面心立方堆积面心立方堆积代表金属：代表金属：配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：74%12（密堆积）（密堆积）铜、银、金等铜、银、金等BCA 面心立方的晶胞面心立方的晶胞面心立方最密堆积分解图镁型，六方堆

15、积镁型，六方堆积铜型，面心立方堆积铜型，面心立方堆积有关晶胞的计算有关晶胞的计算晶胞体积：晶胞体积：配位数：配位数：每个晶胞占有原子数每个晶胞占有原子数：16相切位置：相切位置：空间占有率：空间占有率：晶胞边长：晶胞边长：晶胞密度：晶胞密度：晶胞体积：晶胞体积：配位数：配位数：每个晶胞占有原子数每个晶胞占有原子数：28相切位置：相切位置：晶胞密度：晶胞密度：68%68%晶胞边长：晶胞边长：空间占有率：空间占有率：配位数：配位数：每个晶胞占有原子数每个晶胞占有原子数：212每个六方占有的原子数：每个六方占有的原子数：空间占有率：空间占有率：74%74%晶胞体积：晶胞体积：配位数：配位数：每个晶胞

16、占有原子数每个晶胞占有原子数：412相切位置：相切位置：晶胞密度：晶胞密度：74%74%晶胞边长：晶胞边长：空间占有率：空间占有率：简单立方堆积简单立方堆积配位数配位数=6空间利用率空间利用率=52.36%体心立方堆积体心立方堆积 体心立方晶胞体心立方晶胞配位数配位数=8空间利用率空间利用率=68.02%六方堆积六方堆积配位数配位数=12空间利用率空间利用率=74.05%面心立方堆积面心立方堆积面心立方晶胞面心立方晶胞配位数配位数=12空间利用率空间利用率=74.05%堆积方式及性质小结堆积方式及性质小结金晶体的最小重复单元金晶体的最小重复单元(也称晶胞也称晶胞)是面心立方体，即是面心立方体，

17、即在立方体的在立方体的8 8个顶点各有个顶点各有个金原子，各个面的中心个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有(如如图图)。金原子的直径为。金原子的直径为d d，用，用NANA表示阿伏加德罗常数，表示阿伏加德罗常数，M M表示金的摩尔质量。表示金的摩尔质量。(1)(1)金晶体每个晶胞中含有金晶体每个晶胞中含有 个金原子。个金原子。(2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是钢性小球欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是钢性小球外，还应假定外，还应假定 。(3)一个晶胞的体积是多少一个晶胞的体积是多少?(4)金晶体的密度是多少金晶体的

18、密度是多少?金属之最金属之最 应用最广泛的金属是铁（应用最广泛的金属是铁（Fe）最稳定的金属单质是金（最稳定的金属单质是金（Au）熔点最高的金属单质是钨熔点最高的金属单质是钨(W)，最低，最低的是汞的是汞(Hg)密度最小的是锂密度最小的是锂(Li)延展性最好的是金（延展性最好的是金（Au）导电性能最好的是银（导电性能最好的是银（Ag）资资料料金属之最金属之最熔点最低的金属是熔点最低的金属是-汞汞熔点最高的金属是熔点最高的金属是-钨钨密度最小的金属是密度最小的金属是-锂锂密度最大的金属是密度最大的金属是-锇锇硬度最小的金属是硬度最小的金属是-铯铯硬度最大的金属是硬度最大的金属是-铬铬最活泼的金属

19、是最活泼的金属是-铯铯最稳定的金属是最稳定的金属是-金金延性最好的金属是延性最好的金属是-铂铂展性最好的金属是展性最好的金属是-金金四四.金属晶体熔点变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）熔点最低的金属：汞（常温时成液态）熔点很高的金属：钨（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

20、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。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影响金属键强弱的因素影响金属键强弱的因素（1）金属元素的原子半径）金属元素的原子半径（2）单位体积内自由电子的数目）单位体积内自由电子的数目一般而言：一般而言：金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电子数目越大，金属键越强，金属晶体的硬度越大，子数目越大，金属键越强，金属晶体的硬度越大，熔、沸

21、点越高。熔、沸点越高。如：如：同一周期金属原子半径越来越小，单位体积同一周期金属原子半径越来越小，单位体积内自由电子数增加，故熔点越来越高，硬度越来越内自由电子数增加，故熔点越来越高，硬度越来越大；同一主族金属原子半径越来越大，单位体积内大；同一主族金属原子半径越来越大，单位体积内自由电子数减少，故熔点越来越低，硬度越来越小。自由电子数减少，故熔点越来越低，硬度越来越小。ABABA第一种第一种 将第三层球将第三层球对准第一层的球对准第一层的球123456 于是每两层形成一个周期，即于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，形成六方堆积堆积方式，形成六方堆积。3 3.六方堆积六方堆积代表金属：代表金属：配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：74%12（密堆积）（密堆积）镁、锌、钛等镁、锌、钛等