金属晶体学案.docx

金属晶体学案.docx

《金属晶体学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属晶体学案.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

金属晶体学案

第三节金属晶体导学案

姓名_______________班级_______________

第１~２课时

【学习目标】

1．理解金属键的概念和电子气理论

2．初步学会用电子气理论解释金属的物理性质

3.了解金属晶体内原子的几种常见排列方式

【重点】金属键和电子气理论、金属晶体内原子的空间排列方式

【难点】金属具有共同物理性质的解释、金属晶体内原子的空间排列方式

【学习过程】

一、金属键

1、定义：

和的较强的相互作用叫做金属键。

2、成键微粒：

和

3、本质：

金属阳离子和自由电子间的作用叫静电作用

4、特征：

没有和

5、影响因素：

金属键的强弱与离子、离子有关。

6、金属键对物质性质的影响

原子半径越小、金属键就越；价电子数（即阳离子的的电荷）越金属键就越。

金属键的强弱影响金属晶体的物理性质。

金属键越强，硬度就越，熔沸点就越。

一般地，合金的熔沸点比其他各成分金属的熔沸点。

【注意】：

金属晶体的熔点变化差别很大。

如Hg在常温下为液态，熔点低而Fe等金属熔点高，这是由于金属晶体密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同造成的。

二、电子气理论及其对金属通性的解释

1．电子气理论:

理论内容：

金属原子上“脱落”下来的形成遍布整块晶体的，被所有原子，从而把所有的金属原子维系在一起。

由此可见，金属晶体和原子晶体一样，是一种

（1）对金属延展性的解释

当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生___________，但不会改变原来的_______，而且弥漫在金属原子之间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，从而使金属具有良好的延展性。

（2）对合金性能的解释

当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样，使金属的_______甚至_________发生改变。

（3）对导电性的解释

金属晶体中的自由电子在没有外电场存在时是__________的，而在外电场作用下，自由电子__________形成电流。

比较电解质溶液、金属晶体导电的区别

类别

电解质溶液

金属晶体

导电粒子

过程（填化学变化、物理变化）

温度影响

温度越____，导电能力越__

温度越高___，导电能力越

（4）对热导率的解释

金属的热导率随温度升高而降低，是由于在热的作用下，_______________________与____________________________频繁碰撞阻碍了热量的传递。

（5）颜色

由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光线投射到它的表面上时，可以吸收所有频率的光，然后很快放出各种频率的光，这就使绝大多数金属呈现银灰色以至光泽。

而金属在粉末状态时，金属的取向，晶格排列得不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈色或色。

【当堂检测】

1、构成金属晶体的微粒是（　　）

A．原子B．分子C．金属阳离子D．金属阳离子和自由电子

2、金属键具有的性质是　　（　　）

A．饱和性B．方向性C．无饱和性和方向性D．既有饱和性又有方向性

3、金属具有的通性是（　　）　

①具有良好的导电性②具有良好的传热性③具有延展性④都具有较高的熔点⑤通常状况下都是固体⑥都具有很大的硬度

A．①②③B．②④⑥C．④⑤⑥D．①③⑤

4、下图是金属晶体内部的电气理论示意图

；仔细观察并用电气理论解释金属导电的原因是（　　）

A．金属能导电是因为含有金属阳离子

B．金属能导电是因为含有的自由电子在外电场作用下做定向运动

C．金属能导电是因为含有电子且无规则运动

D．金属能导电是因为金属阳离子和自由电子的相互作用

5、金属晶体的熔沸点之间的差距是由于（　　）

A．金属键的强弱不同B．金属的化合价的不同

C．金属的晶体中电子数的多少不同D．金属的阳离子的半径大小不同

6、金属的下列性质中，不能用金属的电气理论加以解释的是（　　）

A．易导电B．易传热C．有延展性D．易锈蚀

7、金属晶体具有延展性的原因（　　）

A．金属键很微弱B．金属键没有饱和性C．金属阳离子之间存在斥力

D．密堆积层的阳离子容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键

8、金属晶体能传热的原因（　　）

A．因为金属晶体的紧密堆积B．因为金属键是电子与电子之间的作用

C．金属晶体中含自由移动的电子D．金属晶体中的自由移动的阳离子

9、下列物质的熔沸点依次升高的是（　　）

A．K、Na、Mg、AlB．Li、Na、Rb、Cs

C．Al、Mg、Na、KD．C、K、Mg、Al

10．在下列有关晶体的叙述中错误的是（　　）

A．分子晶体中，一定存在极性共价键B．原子晶体中，只存在共价键

C．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

三、金属晶体

（一）.金属晶体：

（1）定义：

和通过形成的晶体。

（2）构成微粒：

。

（3）微粒间相互作用：

。

（二）、金属晶体的原子堆积模型

1．概念

①紧密堆积：

微粒之间的作用力，使微粒间尽可能地相互接近，使它们占有最小的空间

②空间利用率：

空间被晶格质点占满的百分数。

用来表示紧密堆积的程度

③配位数：

在晶体中，与离子直接相连的带异电荷的离子数称为配位数

2．金属晶体的原子堆积模型

（1）金属原子在二维平面里有两种方式为非密置层和密置层

_________层，配位数为_______层，配位数为

（2）金属原子在三维空间里有四种堆积方式

①简单立方体堆积

非密置层排列的金属原子，在空间内可能的排列

这种堆积方式形成的晶胞是一个，每个晶胞含个原子，被称为堆积。

这种堆积方式的空间利用率，只有金属钋采取这种堆积方式。

②体心立方堆积----钾型

如果是非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，每层均照此堆积，如下图：

这种堆积方式所得的晶胞是一个含个原子的立方体，一个原子在立方体的，另一个在立方体的，称为体心立方堆积，这种堆积方式的空间利用率（）显然比简单立方堆积的多了，许多金属是这种堆积方式，如碱金属，简称为钾型。

③六方最密堆积和面心立方最密堆积

对于密置层的原子按钾型堆积方式堆积，会得到两种基本堆积方式----和，即：

镁型和铜型。

六方最密堆积如下图左侧，按的方式堆积;面心立方最密堆积如图右侧,按的方式堆积.这两种堆积方式都是金属晶体的堆积,配位数均为,空间利用率均为,但所得的晶胞的形式不同。

六方最密堆积　　　　　　　　　　　　　面心立方最密堆积

四、混合晶体

石墨是呈杂化,形成____________结构,因此石墨晶体是结构的，每一层内部碳原子间是靠相维系，层间没有化学键相连，是靠维系的；石墨的二维结构内，每一个碳原子的配位数为_______，有一个末参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。

石墨晶体中，既有__________，又有___________，还有____________，不能简单地归属于其中任何一种晶体，是一种混合晶体。

【归纳小结】金属晶体的四种堆积模型对比（填表）：

堆积模型

采用这种堆积的典型代表

空间利用率

配位数

晶胞

简单立方堆积

体心立方堆积（钾型）

六方最密堆积（镁型）

面心立方最密堆积（铜型）

【典题解悟】

例、关于金属晶体的六方最密堆积的结构型式的叙述正确的是（）。

A.晶胞是六棱柱B.晶胞是六面体

C.每个晶胞中含4个原子D.每个晶胞中含17个原子

【当堂检测】

1、金属钾晶体为体心立方结构，则在单位晶胞中钾原子的个数是（　　）

A．4B．3C．2D．1

2、金属晶体的中金属原子的堆积基本模式有（　　）

A．1B．2C．3D．4

3、仔细观察右图这种堆积方式是（　　）

A．钾型B．简单立方C．镁型D．铜型

4、下列排列方式是镁型堆积方式的是（　　）

A．ABCABCABCB．ABABAB

C．ABBAABBAD．ABCCBAABCCBA

5、下列金属晶体采取的堆积方式是铜型的是（　　）

A．AgB．FeC．ZnD．Po

6、金属晶体的基本堆积方式中空间利用律最高的是（　　）

A．简单立方B．钾型C．镁型D．铜型

7、从严格意义上讲石墨属于（　　）

A．分子晶体B．原子晶体C．混合晶体D．金属晶体

8、下列有关金属晶体的判断正确的是（　　）

A．简单立方、配位数6、空间利用律68%B．钾型、配位数6、空间利用律68%

C．镁型、配位数8、空间利用律74%D．铜型、配位数12、空间利用律74%

9、下列有关晶体的叙述正确的是（　　）

A．金属晶体含有金属阳离子和自由电子B．原子晶体一定是单质

C．分子晶体一定是化合物D．金属晶体的硬度>原子晶体的硬度>分子晶体的硬度

10、下列说法正确的是（　　）

A．晶体是具有一定几何外观的，所以汞不属于金属晶体

B．金属一般具有较高的硬度，而钠可以用小刀切，但钠属于金属晶体

C．塑料具有一定延展性，所以属于金属晶体

D．金属晶体一般具有较高的硬度，所以金刚石属于金属晶体

11、科学家发现的钇钡铜氧化合物在90K具有超导性，若该化合物晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式可能是（　　）

A．YBa2Cu3O4B．YBa2Cu2O5

C．YBa2Cu3O5D．YBaCu4O4

12、金属原子在二维平面里有两种方式为非密置层和密置层,其配位数分别为______和________；

金属晶体可看成金属原子在_________________里堆积而成.金属原子堆积有4种基本模式,分别是_______________,_____________________,_________________,__________________；金属晶体的最密堆积是___________________,配位数是__________。

13、

（1）请描述金属晶体中自由电子的存在状态．

答：

_____________________________________________________________．

（2）请说明金属晶体中自由电子所起的作用．

答：

___________________________________________________________________．

14、有一种金属结构单元是一个“面心立方体”（注：

八个顶点和六个面分别有一个金属原子）。

该单元平均是由__________个金属原子组成的。

15、石墨片层结构如右图所示，问：

（1）平均多少个碳原子构成一个正六边形？

（2）ng碳原子可构成多少个正六边形？

课后阅读材料

1．超导体——一类急待开发的材料

一般说来，金属是电的良好导体（汞的很差）。

1911年荷兰物理学家H·昂内斯在研究低温条件下汞的导电性能时，发现当温度降到约4K（即—269、）时汞的电阻“奇异”般地降为零，表现出超导电性。

后又发现还有几种金属也有这种性质，人们将具有超导性的物质叫做超导体。

2．合金

两种和两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质，叫做合金，合金属于混合物，对应的固体为金属晶体。

合金的特点①仍保留金属的化学性质，但物理性质改变很大；②熔点比各成份金属的都低；③强度、硬度比成分金属大；④有的抗腐蚀能力强；⑤导电性比成分金属差。

3．金属的物理性质由于金属晶体中存在大量的自由电子和金属离子（或原子）排列很紧密，使金属具有很多共同的性质。

（1）状态：

通常情况下，除Hg外都是固体。

（2）金属光泽：

多数金属具有光泽。

但除Mg、Al、Cu、Au在粉末状态有光泽外，其他金属在块状时才表现出来。

（3）易导电、导热：

由于金属晶体中自由电子的运动，使金属易导电、导热。

（4）延展性

（5）熔点及硬度：

由金属晶体中金属离子跟自由电子间的作用强弱决定。

金属除有共同的物理性质外，还具有各自的特性。

①颜色：

绝大多数金属都是银白色，有少数金属具有颜色。

如Au金黄色Cu紫红色Cs银白略带金色。

②密度：

与原子半径、原子相对质量、晶体质点排列的紧密程度有关。

最重的为锇（Os）铂（Pt）最轻的为锂（Li）

③熔点：

最高的为钨（W），最低的为汞（Hg），Cs，为28．4℃　Ca为30℃

④硬度：

最硬的金属为铬（Cr），最软的金属为钾（K），钠（Na），铯（Cs）等，可用小刀切割。

⑤导电性：

导电性能强的为银（Ag），金（Au），铜（Cu）等。

导电性能差的为汞（Hg）

⑥延展性：

延展性最好的为金（Au），Al

面心立方和六方密堆积模型晶胞获取示意图

面心立方和六方最密堆积的空间占有率计算

（１）面心立方（铜型）

在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有

1个晶胞所含微粒数为：

8×1/8+6×1/2=4

（２）六方密堆积（镁型）

在立方体顶点的微粒为8个，中心还有1个。

1个晶胞所含微粒数为：

8×1/8+1=2

本节的重点有哪些：

你还有哪些问题？