高中化學(xué) 33 金屬晶體課件 新人教版選修3

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1、第三節(jié)第三節(jié) 金屬晶體金屬晶體分子晶體中一定有共價鍵嗎？分子晶體熔化時破壞共價鍵嗎？分子晶體中一定有共價鍵嗎？分子晶體熔化時破壞共價鍵嗎？提示提示不一定，如稀有氣體晶體中只有分子間作用力而無化不一定，如稀有氣體晶體中只有分子間作用力而無化學(xué)鍵。分子晶體熔化時只破壞分子間用力，不破壞共價鍵。學(xué)鍵。分子晶體熔化時只破壞分子間用力，不破壞共價鍵。含有共價鍵的晶體叫做原子晶體，這種說法對嗎？為什么？含有共價鍵的晶體叫做原子晶體，這種說法對嗎？為什么？提示提示不對，如不對，如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有分子中都有共價鍵，而它們都是分子晶體；如金剛石、晶體共價鍵，而它們都是分子晶體；

2、如金剛石、晶體Si、SiC、SiO2中都有共價鍵，它們都是原子晶體；只有相鄰原子間以中都有共價鍵，它們都是原子晶體；只有相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體才是原子晶體。共價鍵相結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體才是原子晶體。121知道金屬鍵的含義。知道金屬鍵的含義。2能用金屬鍵理論解釋金屬的物理性質(zhì)。能用金屬鍵理論解釋金屬的物理性質(zhì)。3能列舉金屬晶體的基本堆積模型。能列舉金屬晶體的基本堆積模型。4了解金屬晶體性質(zhì)的一般特點。了解金屬晶體性質(zhì)的一般特點。5理解金屬晶體的類型與性質(zhì)的關(guān)系。理解金屬晶體的類型與性質(zhì)的關(guān)系。金屬鍵的定義金屬鍵的定義在金屬晶體內(nèi)部，金屬原子脫落下來的在金屬晶體內(nèi)部，

3、金屬原子脫落下來的_形成遍布形成遍布整塊晶體的整塊晶體的“電子氣電子氣”，被所有原子共用，從而把所有的金，被所有原子共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。這種作用稱為金屬鍵。屬原子維系在一起。這種作用稱為金屬鍵。金屬鍵的本質(zhì)金屬鍵的本質(zhì)“電子氣電子氣”理論理論篤學(xué)篤學(xué)一一金屬鍵金屬鍵1.2價電子價電子金屬鍵的作用金屬鍵的作用金屬晶體硬度的大小，熔沸點的高低與金屬鍵的強弱有關(guān)。金屬晶體硬度的大小，熔沸點的高低與金屬鍵的強弱有關(guān)。金屬鍵越強，金屬晶體的熔沸點越金屬鍵越強，金屬晶體的熔沸點越_，硬度越，硬度越_。影響金屬鍵的因素影響金屬鍵的因素金屬元素原子半徑越金屬元素原子半徑越_，單位體積內(nèi)自由移

4、動電子數(shù)目越，單位體積內(nèi)自由移動電子數(shù)目越_，金屬鍵越強。，金屬鍵越強。34高高大大小小多多二維空間模型二維空間模型金屬原子的二維平面放置有金屬原子的二維平面放置有_和和_兩種，其兩種，其配位數(shù)分別為配位數(shù)分別為_、_。三維空間模型三維空間模型(1)簡單立方堆積簡單立方堆積相鄰非密置層原子的原子核在一條直線上堆積，形成的晶相鄰非密置層原子的原子核在一條直線上堆積，形成的晶胞是一個胞是一個_，每個晶胞含，每個晶胞含_個原子。這種堆積方式個原子。這種堆積方式空間利用率低。只有金屬空間利用率低。只有金屬_是這種堆積方式。是這種堆積方式。(2)體心立方堆積體心立方堆積它是另一種非密置層堆積方式，將上層

5、金屬填入下層金屬它是另一種非密置層堆積方式，將上層金屬填入下層金屬篤學(xué)二篤學(xué)二金屬晶體的原子堆積模型金屬晶體的原子堆積模型1.2非密置層非密置層密置層密置層46立方體立方體1釙釙原子形成的凹穴中。這種堆積方式比原子形成的凹穴中。這種堆積方式比_空間空間利用率高。如利用率高。如_就是這種堆積方式。就是這種堆積方式。(3)六方最密堆積六方最密堆積它屬于它屬于_原子按體心立方堆積方式堆積。原子按體心立方堆積方式堆積。方式為方式為_。配位數(shù)為。配位數(shù)為_，空間利用率約為，空間利用率約為_。(4)面心立方最密堆積面心立方最密堆積它屬于密置層原子按體心立方堆積的另一種堆積方式。它屬于密置層原子按體心立方堆

6、積的另一種堆積方式。方式為方式為_簡單立方堆積簡單立方堆積堿金屬堿金屬密置層密置層ABABAB1274%ABCABCABC 試分析比較金屬鍵和共價鍵、離子鍵的異同點。試分析比較金屬鍵和共價鍵、離子鍵的異同點。提示提示相同點：三種化學(xué)鍵都是微粒間的電性作用。相同點：三種化學(xué)鍵都是微粒間的電性作用。不同點：共價鍵是相鄰兩原子間的共用電子對，離子鍵是不同點：共價鍵是相鄰兩原子間的共用電子對，離子鍵是原子得失電子，形成陰、陽離子，陰、陽離子間產(chǎn)生靜電原子得失電子，形成陰、陽離子，陰、陽離子間產(chǎn)生靜電作用。金屬鍵是金屬離子與自由電子的靜電作用，金屬離作用。金屬鍵是金屬離子與自由電子的靜電作用，金屬離子之

7、間的電性斥力的綜合作用。子之間的電性斥力的綜合作用?！旧魉忌魉?】 (1)金屬晶體都是純凈物嗎？金屬晶體都是純凈物嗎？(2)金屬導(dǎo)電與電解質(zhì)溶液導(dǎo)電有什么區(qū)別？金屬導(dǎo)電與電解質(zhì)溶液導(dǎo)電有什么區(qū)別？提示提示(1)金屬晶體包括金屬單質(zhì)及其合金。金屬晶體包括金屬單質(zhì)及其合金。(2)金屬導(dǎo)電一般為物理變化，僅僅是自由電子的定向移金屬導(dǎo)電一般為物理變化，僅僅是自由電子的定向移動，而電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過程就是其被電解的過程，是化動，而電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過程就是其被電解的過程，是化學(xué)變化。學(xué)變化?！旧魉忌魉?】 金屬晶體采用密堆積的原因是什么？金屬晶體采用密堆積的原因是什么？提示提示由于金屬鍵沒有飽和性和方向性

8、，金屬原子能從各由于金屬鍵沒有飽和性和方向性，金屬原子能從各個方向互相靠近，從而導(dǎo)致金屬晶體最常見的結(jié)構(gòu)形式是個方向互相靠近，從而導(dǎo)致金屬晶體最常見的結(jié)構(gòu)形式是堆積密度大，原子配位數(shù)高，能充分利用空間。堆積密度大，原子配位數(shù)高，能充分利用空間?！旧魉忌魉?】 金屬原子在二維平面中放置有兩種方式金屬原子在二維平面中放置有兩種方式(如圖如圖)，這兩，這兩種方式分別叫什么？種方式分別叫什么？金屬原子排列在平面上有兩種放置方式金屬原子排列在平面上有兩種放置方式提示提示非密置層非密置層(左左)和密置層和密置層(右右)。【慎思慎思4】金屬元素原子半徑越小，單位體積內(nèi)自由移動電子數(shù)目越金屬元素原子半徑越小，

9、單位體積內(nèi)自由移動電子數(shù)目越大，金屬鍵越強。金屬單質(zhì)硬度的大小，熔、沸點的高低大，金屬鍵越強。金屬單質(zhì)硬度的大小，熔、沸點的高低與金屬鍵的強弱有關(guān)。金屬鍵越強，金屬晶體的熔、沸點與金屬鍵的強弱有關(guān)。金屬鍵越強，金屬晶體的熔、沸點越高，硬度越大。越高，硬度越大。一般來說，金屬的原子半徑越小，價電子數(shù)越多，則金屬一般來說，金屬的原子半徑越小，價電子數(shù)越多，則金屬鍵越強。如對鍵越強。如對Na、Mg、Al而言，由于價電子數(shù)：而言，由于價電子數(shù)：AlMgNa，原子半徑：，原子半徑：NaMgAl，故金屬鍵由強到弱為：，故金屬鍵由強到弱為：AlMgNa，故熔點：，故熔點：NaMgAl(97.81 645 6

10、60.4 )，硬度：，硬度：NaMgAl。要點一要點一 | 影響金屬鍵的因素影響金屬鍵的因素12又如又如A族中，族中，Li、Na、K、Rb、Cs的價電子數(shù)均為的價電子數(shù)均為1，但原子半徑從但原子半徑從Li至至Cs依次遞增，故其熔點依次遞減依次遞增，故其熔點依次遞減(180.5 97.81 63.65 38.89 28.40 )。 金屬鍵越強，金屬的硬度越大，熔、沸點越高，且據(jù)金屬鍵越強，金屬的硬度越大，熔、沸點越高，且據(jù)研究表明，一般來說，金屬原子半徑越小，價電子數(shù)目越研究表明，一般來說，金屬原子半徑越小，價電子數(shù)目越多，則金屬鍵越強，由此判斷下列說法錯誤的是多，則金屬鍵越強，由此判斷下列說法

11、錯誤的是()。A鎂的硬度小于鋁鎂的硬度小于鋁B鎂的熔、沸點低于鈣鎂的熔、沸點低于鈣C鎂的硬度大于鉀鎂的硬度大于鉀D鈣的熔、沸點高于鉀鈣的熔、沸點高于鉀【例例1】 解析解析答案答案B本題考查金屬鍵強弱的判斷，解題的關(guān)鍵是明確金本題考查金屬鍵強弱的判斷，解題的關(guān)鍵是明確金屬鍵的強弱與金屬物理性質(zhì)的關(guān)系。一般情況下屬鍵的強弱與金屬物理性質(zhì)的關(guān)系。一般情況下(同同類型的金屬晶體類型的金屬晶體)，金屬晶體的熔點由金屬陽離子的，金屬晶體的熔點由金屬陽離子的半徑、所帶的電荷數(shù)共同決定。半徑、所帶的電荷數(shù)共同決定。下列物質(zhì)的熔、沸點依次升高的是下列物質(zhì)的熔、沸點依次升高的是 ()。ANa、Mg、Al BNa、

12、Rb、CsCMg、Na、K D鋁、硅鋁合金、單晶硅鋁、硅鋁合金、單晶硅解析解析金屬鍵的強弱與原子半徑及價電子數(shù)有關(guān)，原子半金屬鍵的強弱與原子半徑及價電子數(shù)有關(guān)，原子半徑越小，價電子數(shù)越多，金屬鍵越強，徑越小，價電子數(shù)越多，金屬鍵越強，A、B、C中只有中只有A組熔點依次升高；合金的熔點應(yīng)比單組分都低，組熔點依次升高；合金的熔點應(yīng)比單組分都低，D錯。故錯。故選選A。答案答案A【體驗體驗1】 堆積模型堆積模型采納這種堆采納這種堆積的典型代積的典型代表表空間利用率空間利用率 配位數(shù)配位數(shù)晶胞晶胞簡單立簡單立方堆積方堆積(bcp)Po(釙釙)52%6體心立方體心立方堆積堆積Na、K、Fe68%8六方最六

13、方最密堆積密堆積(hcp)Mg、Zn、Ti74%12面心立面心立方最密堆方最密堆積積(ccp)Cu、Ag、Au74%12要點二要點二 金屬晶體的四種堆積模型對比金屬晶體的四種堆積模型對比(如下表如下表)有四種不同堆積方式的金屬晶體的晶胞如圖所示，有四種不同堆積方式的金屬晶體的晶胞如圖所示，有關(guān)說法正確的是有關(guān)說法正確的是 ()。A為簡單立方堆積，為簡單立方堆積，為鎂型，為鎂型，為鉀型，為鉀型，為銅型為銅型B每個晶胞含有的原子數(shù)分別為：每個晶胞含有的原子數(shù)分別為：1個，個，2個，個，2 個，個，4個個C晶胞中原子的配位數(shù)分別為：晶胞中原子的配位數(shù)分別為：6，8，8，12D空間利用率的大小關(guān)系為：

14、空間利用率的大小關(guān)系為：【例例2】 答案答案B 已知銅的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則已知銅的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則在銅的晶胞中所含銅原子數(shù)及配位數(shù)分別在銅的晶胞中所含銅原子數(shù)及配位數(shù)分別為為 ()。A14、6B14、8C4、8 D4、12答案答案D【體驗體驗2】 實驗探究八實驗探究八石墨晶體的結(jié)構(gòu)石墨晶體的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)石墨晶體中每個碳原子采取石墨晶體中每個碳原子采取sp2雜化，形成三個雜化，形成三個sp2雜化軌雜化軌道，分別與相鄰的三個碳原子的道，分別與相鄰的三個碳原子的sp2雜化軌道重疊形成雜化軌道重疊形成鍵。鍵。六個碳原子在同一平面上形成了正六邊形的環(huán)，伸展形成六個碳原子在同一平面上形成了正六邊形的

15、環(huán)，伸展形成無限的平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這里無限的平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這里CC鍵的鍵長為鍵的鍵長為0.142 nm，鍵角為鍵角為120；每個碳原子還有一個與碳環(huán)平面垂直的未；每個碳原子還有一個與碳環(huán)平面垂直的未雜化的雜化的2p軌道，并含有一個未成對電子，這些軌道，并含有一個未成對電子，這些2p軌道互相軌道互相平行，并垂直于碳原子平行，并垂直于碳原子sp2雜化軌道構(gòu)成的平面，形雜化軌道構(gòu)成的平面，形 【探究原理探究原理】1成遍及整個平面的大成遍及整個平面的大鍵。這些網(wǎng)絡(luò)狀的平面結(jié)構(gòu)以范德鍵。這些網(wǎng)絡(luò)狀的平面結(jié)構(gòu)以范德華力結(jié)合形成層狀的結(jié)構(gòu)，層與層之間的距離為華力結(jié)合形成層狀的結(jié)構(gòu)，層與層之間的距離為0.335

16、 nm，如圖所示。如圖所示。因此，石墨晶體不是原子晶體，也不是分子晶體，而是混因此，石墨晶體不是原子晶體，也不是分子晶體，而是混合鍵型晶體。合鍵型晶體。晶體微粒間的作用晶體微粒間的作用碳原子間有共價鍵，層與層間有范德華力。碳原子間有共價鍵，層與層間有范德華力。性質(zhì)性質(zhì)(1)導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性：石墨晶體中，形成大導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性：石墨晶體中，形成大鍵的電子可以鍵的電子可以在整個原子平面上活動，比較自由，相當于金屬中的自由在整個原子平面上活動，比較自由，相當于金屬中的自由電子，類似金屬鍵的性質(zhì)，所以石墨能導(dǎo)電、導(dǎo)熱，并且電子，類似金屬鍵的性質(zhì)，所以石墨能導(dǎo)電、導(dǎo)熱，并且沿層的平行方向?qū)щ娦詮?，這也是晶體

17、各向異性的表現(xiàn)。沿層的平行方向?qū)щ娦詮?，這也是晶體各向異性的表現(xiàn)。(2)潤滑性：石墨層間為范德華力，結(jié)合力弱，層與層間可潤滑性：石墨層間為范德華力，結(jié)合力弱，層與層間可以相對滑動，使之具有潤滑性。因而可用作潤滑劑、鉛筆以相對滑動，使之具有潤滑性。因而可用作潤滑劑、鉛筆芯等。芯等。23下表列出了前下表列出了前20號元素的某些元素性質(zhì)的有關(guān)數(shù)據(jù)：號元素的某些元素性質(zhì)的有關(guān)數(shù)據(jù)：【問題探究問題探究】元素編號元素編號元素元素性質(zhì)性質(zhì)原子半徑原子半徑(1010m)1.522.270.741.430.771.100.991.860.750.71最高價態(tài)最高價態(tài)11345715最低價態(tài)最低價態(tài)243131試

18、回答下列問題：試回答下列問題：(1)以上以上10種元素的原子中，失去核外第一個電子所需能量種元素的原子中，失去核外第一個電子所需能量最少的是最少的是_(填寫編號填寫編號)。(2)上述上述、三種元素中的某兩種元素形成的化合物三種元素中的某兩種元素形成的化合物中，每個原子都滿足最外層為中，每個原子都滿足最外層為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的物質(zhì)可能電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的物質(zhì)可能是是_(寫分子式寫分子式)。某元素。某元素R的原子半徑為的原子半徑為1.021010 m，該元素在元素周期表中位于，該元素在元素周期表中位于_；若物質(zhì)；若物質(zhì)Na2R3是一種含有非極性共價鍵的離子化合物，請寫出該是一種含有非極性共價鍵的離子化合物

19、，請寫出該化合物的電子式化合物的電子式_。(3)元素元素的某種單質(zhì)具有平面層狀結(jié)構(gòu)，的某種單質(zhì)具有平面層狀結(jié)構(gòu)，同一層中的原子構(gòu)成許許多多的正六邊形，同一層中的原子構(gòu)成許許多多的正六邊形，此單質(zhì)與熔融的此單質(zhì)與熔融的的單質(zhì)相互作用，形成的單質(zhì)相互作用，形成某種青銅色的物質(zhì)某種青銅色的物質(zhì)(其中元素其中元素用用“”表示表示)，原子分布如圖所示，該物質(zhì)的化學(xué)式為，原子分布如圖所示，該物質(zhì)的化學(xué)式為_。思路點撥思路點撥解本題的關(guān)鍵是對表格中數(shù)據(jù)的解讀：解本題的關(guān)鍵是對表格中數(shù)據(jù)的解讀：、無負價，最高價態(tài)為無負價，最高價態(tài)為1 1價，則為堿金屬元素，由價，則為堿金屬元素，由原子半徑大小可知為原子半徑大小可知為LiLi，為為K K，為為NaNa。結(jié)合化合價。結(jié)合化合價與原子半徑的大小可以推出各編號所代表的元素；與原子半徑的大小可以推出各編號所代表的元素；為為O O，為為AlAl，為為C C，為為P P，為為ClCl，為為N N，為為F F。對。對于所給的于所給的K K和和C C的化合物的結(jié)構(gòu)而言，主要是找出它的重的化合物的結(jié)構(gòu)而言，主要是找出它的重復(fù)單元。復(fù)單元。