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单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,配人教版 化学 选修3 物质结构与性质,第三节金属晶体,1.,金属键的定义,在金属晶体内部，金属原子脱落下来的_形成遍布整块晶体的,“,电子气,”,，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起。这种作用称为金属键。,金属键,价电子,2,金属键的本质,“,电子气,”,理论,3,金属键的作用,金属晶体硬度的大小，熔沸点的高低与金属键的强弱有关。金属键越强，金属晶体的熔、沸点越_，硬度越_。,4,影响金属键的因素,金属元素原子半径越_，单位体积内自由移动电子数目越_，金属键越强。,高,大,小,多,1.二维空间模型,金属原子的二维平面放置有_和_两种，其配位数分别为_、_。,金属晶体的原子堆积模型,非密置层,密置层,4,6,2,三维空间模型,(1)简单立方堆积,相邻非密置层原子的原子核在一条直线上堆积，形成的晶胞是一个_，每个晶胞含_个原子。这种堆积方式空间利用率低。只有金属_是这种堆积方式。,(2)体心立方堆积,它是另一种非密置层堆积方式，将上层金属填入下层金属原子形成的凹穴中。这种堆积方式比_空间利用率高。如_就是这种堆积方式。,立方体,1,钋,简单立方堆积,碱金属,(3)六方最密堆积,它属于_原子按体心立方堆积方式堆积。,方式为_。配位数为_，空间利用率约为_。,(4)面心立方最密堆积,它属于密置层原子按体心立方堆积的另一种堆积方式。,方式为_。,密置层,ABABAB,12,74%,ABCABCABC,【慎思1】,(1)金属晶体都是纯净物吗？,(2)金属导电与电解质溶液导电有什么区别？,【答案】,(1)金属晶体包括金属单质及其合金。,(2)金属导电一般为物理变化，仅仅是自由电子的定向移动，而电解质溶液导电的过程就是其被电解的过程，是化学变化。,【慎思2】,金属晶体采用密堆积的原因是什么？,【答案】,由于金属键没有饱和性和方向性，金属原子能从各个方向互相靠近，从而导致金属晶体最常见的结构形式是堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间。,影响金属键的因素,2一般来说，金属的原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。如对Na、Mg、Al而言，由于价电子数：AlMgNa，原子半径：NaMgAl，故金属键由强到弱为：AlMgNa，故熔点：NaMgAl(97.81,645,660.4,)，硬度：NaMgAl。,又如,A族中，Li、Na、K、Rb、Cs的价电子数均为1，但原子半径从Li至Cs依次递增，故其熔点依次递减(180.5,97.81,63.65,38.89,28.40,)。,【例1】,金属键越强，金属的硬度越大，熔、沸点越高，且据研究表明，一般来说，金属原子半径越小，价电子数目越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是()。,A镁的硬度小于铝B镁的熔、沸点低于钙,C镁的硬度大于钾D钙的熔、沸点高于钾,解析,答案,B,本题考查金属键强弱的判断，解题的关键是明确金属键的强弱与金属物理性质的关系。一般情况下(同类型的金属晶体)，金属晶体的熔点由金属阳离子的半径、所带的电荷数共同决定。,【体验1】,下列物质的熔、沸点依次升高的是()。,ANa、Mg、Al,BNa、Rb、Cs,CMg、Na、K,D铝、硅铝合金、单晶硅,【答案】,A,【解析】,金属键的强弱与原子半径及价电子数有关，原子半径越小，价电子数越多，金属键越强，A、B、C中只有A组熔点依次升高；合金的熔点应比单组分都低，D错。故选A。,金属晶体的四种堆积模型对比,【例2】,有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是()。,A,为简单立方堆积，,为镁型，,为钾型，,为铜型,B每个晶胞含有的原子数分别为：,1个，,2个，,2个，,4个,C晶胞中原子的配位数分别为：,6，,8，,8，,12,D空间利用率的大小关系为：,【体验2】,已知铜的晶胞结构如图所示，则在铜的晶胞中所含铜原子数及配位数分别为()。,A14、6,B14、8,C4、8,D4、12,【答案】,D,【探究原理】,1,结构,石墨晶体中每个碳原子采取sp,2,杂化，形成三个sp,2,杂化轨道，分别与相邻的三个碳原子的sp,2,杂化轨道重叠形成键。六个碳原子在同一平面上形成了正六边形的环，伸展形成无限的平面网状结构。,实验探究八石墨晶体的结构,这里CC键的键长为0.142 nm，键角为120；每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未杂化的2p轨道，并含有一个未成对电子，这些2p轨道互相平行，并垂直于碳原子sp,2,杂化轨道构成的平面，形成遍及整个平面的大键。这些网络状的平面结构以范德华力结合形成层状的结构，层与层之间的距离为0.335 nm，如图所示。,因此，石墨晶体不是原子晶体，也不是分子晶体，而是混合键型晶体。,2,晶体微粒间的作用,碳原子间有共价键，层与层间有范德华力。,3,性质,(1)导电性、导热性：石墨晶体中，形成大键的电子可以在整个原子平面上活动，比较自由，相当于金属中的自由电子，类似金属键的性质，所以石墨能导电、导热，并且沿层的平行方向导电性强，这也是晶体各向异性的表现。,(2)润滑性：石墨层间为范德华力，结合力弱，层与层间可以相对滑动，使之具有润滑性。因而可用作润滑剂、铅笔芯等。,【问题探究】,下表列出了前20号元素的某些元素性质的有关数据：,元素性质,元素编号,原子半径(10,10,m),1.52,2.27,0.74,1.43,0.77,1.10,0.99,1.86,0.75,0.71,最高价态,1,1,3,4,5,7,1,5,最低价态,2,4,3,1,3,1,试回答下列问题：,(1)以上10种元素的原子中，失去核外第一个电子所需能量最少的是_(填写编号)。,(2)上述,、,、,三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每个原子都满足最外层为8电子稳定结构的物质可能是_(写分子式)。某元素R的原子半径为1.02,10,10,m，该元素在元素周期表中位于_；若物质Na,2,R,3,是一种含有非极性共价键的离子化合物，请写出该化合物的电子式_。,(3)元素,的某种单质具有平面层状结构，同一层中的原子构成许许多多的正六边形，此单质与熔融的,的单质相互作用，形成某种青铜色的物质(其中元素,用,“”,表示)，原子分布如图所示，该物质的化学式为_。,思路点拨,解本题的关键是对表格中数据的解读：,、,、,无负价，最高价态为1价，则为碱金属元素，由原子半径大小可知,为Li，,为K，,为Na。结合化合价与原子半径的大小可以推出各编号所代表的元素；,为O，,为Al，,为C，,为P，,为Cl，,为N，,为F。对于所给的K和C的化合物的结构而言，主要是找出它的重复单元。,
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