2017人教版选修3金属晶体共67张学习教案

会计学12017人教版选修人教版选修(xunxi)3金属晶体课金属晶体课件共件共67张张第一页，共39页。TiTi金属金属(jnsh)样品样品第二页，共39页。一、金属(jnsh)共同的物理性质：易导电(dodin)、导热、有延展性、有金属光泽等.金属为什么具有这些(zhxi)共同性质呢?二、金属晶体：1.电子气理论：由于金属原子的最外层电子数较少,容易失去电子成为金属离子,金属原子释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,并在整个金属中自由运动,这些电子又称为自由电子。金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属原子维系在一起。第三页，共39页。2.金属(jnsh)晶体：通过金属键结合形成(xngchng)的晶体。（金属(jnsh)单质和合金都属于金属(jnsh)晶体）构成粒子：金属阳离子和自由电子。微粒间作用力：金属键。“有阳离子而无阴离子”是金属独有的特性。金属单质中不存在单个分子或原子。3.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键。特征：无方向性和饱和性，成键电子可以在金属中自由流动。第四页，共39页。金属键的强弱(qin ru)比较：金属(jnsh)阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属(jnsh)键越强。金属键越强，晶体熔、沸点(fidin)越高，硬度越大。金属键对晶体性质的影响：第五页，共39页。4.用电子气理论解释(jish)金属的物理性质 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(fngsh)，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，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裂。因此，金属都有良好的延展性。(1)金属(jnsh)为什么具有较好的延展性？自由电子+金属离子错位+第六页，共39页。(2)金属(jnsh)为什么易导电？在金属晶体(jngt)中，充满着带负电的“电子气”（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成电流，所以金属容易导电。导电性随温度升高而降低。不同的金属导电能力不同，导电性最强的三种金属是：Ag、Cu、Al。第七页，共39页。晶体类型电解质金属晶体 导电时的状态导电粒子导电时发生的变化导电能力随温度的变化水溶液或熔融(rngrng)状态下晶体(jngt)状态自由(zyu)移动的离子自由电子思考：电解质在熔化状态或溶于水能导电，这与金属导电的本质是否相同？化学变化物理变化增强减弱第八页，共39页。(3)金属(jnsh)为什么易导热？“电子气”（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，那个区域里的“电子气”（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。“电子气”（自由电子）在热的作用下与金属原子频繁(pnfn)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。第九页，共39页。小结1：金属晶体的结构与性质(xngzh)的关系 导电性导热性延展性金属离子和自由电子自由电子在外加电场(din chng)的作用下发生定向移动自由电子与金属离子碰撞(pn zhun)传递热量晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用第十页，共39页。【思考1】已知碱金属元素的熔沸点(fidin)随原子序数的增大而递减，试用金属键理论加以解释。【思考2】试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点(fidin)和硬度的大小。同周期元素，从左到右，价电子数依次增大，原子（离子）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(fidin)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(lz)所带电荷数相同），从上到下，原子（离子(lz)）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而递减。11第十一页，共39页。小结2：三种晶体类型(lixng)与性质的比较晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体概念作用力构成微粒物理性质熔沸点硬度导电性实例金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅 Ar、S等Au、Fe、Cu、钢铁等相邻原子之间以共价键相结合而成具有(jyu)空间网状结构的晶体共价键原子(yunz)很大很高无（硅为半导体）分子分子间以范德华力相结合而成的晶体范德华力很低很小无通过金属键形成的晶体金属键金属阳离子和自由电子差别较大差别较大导体第十二页，共39页。一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密(zhm)块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。知识(zh shi)拓展石墨第十三页，共39页。思考(sko)：石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在(cnzi)很强的共价（大键），故熔沸点很高。石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。第十四页，共39页。碳原子间存在(cnzi)共价键和金属键，层与层之间存在(cnzi)范德华力。这是因为石墨晶体(jngt)中存在自由电子，可以在整个碳原子的平面上运动，但是电子不能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石墨能导电，并且沿层的平行方向导电性强。这也是晶体(jngt)各向异性的表现。第十五页，共39页。资料(zlio)金属(jnsh)之最熔点(rngdin)最低的金属是-汞-38.87熔点最高的金属是-钨 3410密度最小的金属是-锂 0.53g/cm3密度最大的金属是-锇 22.57g/cm3硬度最小的金属是-铯 0.2硬度最大的金属是-铬 9.0最活泼的金属是-铯最稳定的金属是-金延性最好的金属是-铂铂丝直径：mm展性最好的金属是-金金箔厚：mm第十六页，共39页。三、金属(jnsh)晶体的原子堆积模型 由于金属(jnsh)键没有方向性，每个金属(jnsh)原子中的电子分布基本是球对称的，所以可以把金属(jnsh)晶体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而成的。理论(lln)基础：组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都遵循紧密堆积原理。这是因为金属键没有方向性，因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以紧密堆积方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。堆积原理：17第十七页，共39页。紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间。空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积百分数，用来表示紧密堆积的程度。配位数：在晶体中，一个粒子周围(zhuwi)等距且最近的微粒数目。三、金属晶体的原子(yunz)堆积模型1.几个(j)概念第十八页，共39页。I 型II 型配位(pi wi)数为4配位(pi wi)数为6密置层非密置层12341234562.金属晶体的原子在二维平面(pngmin)堆积模型 金属晶体中的原子可看成直径相等的小球。将等径圆球在一平面上排列，有两种排布方式，按()型方式排列，剩余的空隙较大，称为非密置层；按()型方式排列，圆球周围剩余空隙最小，称为密置层。第十九页，共39页。为清晰起见，我们使金属原子不相接触，以便更好地考察这种堆积(duj)的晶胞。3.金属晶体的原子在三维空间(snwikngjin)堆积模型相邻(xin ln)非密置层原子的原子核在同一直线上的堆积。（1）简单立方堆积（Po型）:只有金属（Po）采取这种堆积方式。第二十页，共39页。相邻非密置层原子的原子核在同一(tngy)直线上的堆积为清晰起见，我们使金属原子不相接触(jich)，以便更好地考察这种堆积的晶胞 简单立方堆积(duj)，属于非密置层堆积(duj)，每个晶胞含_个原子，配位数为 ，空间利用率_。1652%第二十一页，共39页。简单立方(lfng)堆积raa=2r第二十二页，共39页。（2）体心立方(lfng)堆积:(K型)体心立方堆积，属于非密置层堆积，每个晶胞含_个原子，配位数为 ，空间利用率_，许多(xdu)金属采取这种堆积方式。2868%（如 碱金属、Fe、Cr）第二十三页，共39页。体心立方(lfng)堆积racb第二十四页，共39页。123456第二层对第一层来讲最紧密的堆积(duj)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(gunjin)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。思考：密置层的堆积(duj)方式有哪些？第二十五页，共39页。金属(jnsh)晶体的两种最密堆积方式镁型铜型第二十六页，共39页。123456123456（镁型）123456 第三层的其中一种排列方式，是将球对准第一层每一个球，于是每两层形成一个周期(zhuq)，即 AB AB 堆积方式。(3)六方最密堆积(duj)第二十七页，共39页。下图是镁型紧密堆积(duj)的前视图ABABA123456配位数 12。(同层 6，上下层(xicng)各 3)，空间利用率为74%这种堆积(duj)属于最密置层堆集许多金属（如Mg、Zn、Ti等）采取这种堆积(duj)方式。第二十八页，共39页。六方最密堆积，属于密置层堆积，每个晶胞含_个原子，配位数为 ，空间(kngjin)利用率_，许多金属采取这种堆积方式。21274%（如 Mg、Zn、Co、Ti、）第二十九页，共39页。123456123456（铜型）第三层的另一种排列方式，是将球对准(du zhn)第一层的 2，4，6 位，不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。412356(4)面心立方(lfng)最密堆积第三十页，共39页。123456ABC 第四层再排 A，于是形成 ABC、ABC 三层一个(y)周期。得到面心立方堆积。配位(pi wi)数 12。(同层 6，上下层各 3)下图是铜型型紧密堆积(duj)的前视图ACBACBA第三十一页，共39页。BAACCB1 ABC铜型面心立方晶胞(jn bo)的抽取BBAC第三十二页，共39页。(4)面心立方(lfng)最密堆积（铜型）面心立方最密堆积，属于密置层堆积，每个晶胞含_个原子(yunz)，配位数为 ，空间利用率_，许多金属采取这种堆积方式。41274%（如Cu、Ag、Au、Ni、Pb、Ca）第三十三页，共39页。第三十四页，共39页。堆积方式晶胞类型空间利用率 配位数实例简单立方堆积体心立方密堆积六方最密堆积面心立方最密堆积堆积(duj)方式及性质小结面心立方(lfng)六方体心(t xn)立方简单立方74%74%68%52121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo35第三十五页，共39页。简单(jindn)立方钾型（体心立方(lfng)密堆积）镁型（六方最密堆积(duj)）铜型（面心立方最密堆积）第三十六页，共39页。1大多数金属晶体的堆积密度较大，原子配位数较高，你认为金属晶体能充分利用空间的原因是()A金属原子的价电子数少B金属晶体中的自由电子C金属原子的原子半径(bnjng)大D金属键没有饱和性和方向性第三十七页，共39页。2金属晶体的堆积方式和配位(pi wi)数关系正确的是()A银Ag体心立方堆积12B钠Na面心立方最密堆积6C锌Zn六方最密堆积8D镁Mg六方最密堆积12第三十八页，共39页。3.关于(guny)体心立方堆积的金属晶体钾(如图所示)的结构的叙述中正确的是()A是金属最密堆积的一种堆积方式B该晶胞的空间构型为六棱柱C每个晶胞内含2个K原子D每个晶胞内含6个K原子第三十九页，共39页。