金屬鍵與金屬特性

1、專題三 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì),第一單元 金屬鍵 金屬晶體（1）,美麗的晶體,晶體的概念,晶體：,具有規(guī)則幾何外形的固體。,晶體為什么具有規(guī)則的幾何外形呢?,構(gòu)成晶體的微粒有規(guī)則排列的結(jié)果.,晶胞:反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重復單位.,晶胞在空間連續(xù)重復延伸而形成晶體。,已學過的金屬知識,金屬的分類,按密度分,冶金工業(yè),按儲量分,4.5g/cm3,大家都知道晶體有固定的幾何外形、有固定的熔點，水、干冰等都屬于分子晶體，靠范德華

2、力結(jié)合在一起，金剛石等都是原子晶體，靠共價鍵相互結(jié)合，那么我們所熟悉的鐵、鋁等金屬是不是晶體呢？它們又是靠什么作用結(jié)合在一起的呢？,1.非金屬原子之間通過共價鍵結(jié)合成單質(zhì)或化合物，活潑金屬與活潑非金屬通過離子鍵結(jié)合形成了離子化合物。那么，金屬單質(zhì)中金屬原子之間是采取怎樣的方式結(jié)合的呢？2.你能歸納出金屬的物理性質(zhì)嗎?你知道金屬為什么具有這些物理性質(zhì)嗎?,金屬鍵與金屬的特性,分析： 通常情況下，金屬原子的部分或全部

3、外圍電子受原子核的束縛比較弱，在金屬晶體內(nèi)部，它們可以從金屬原子上“脫落”下來的價電子，形成自由流動的電子。這些電子不是專屬于某幾個特定的金屬離子，是均勻分布于整個晶體中。,大多數(shù)金屬單質(zhì)都有較高的熔點，說明了什么？金屬能導電又說明了什么？,說明金屬晶體中存在著強烈的相互作用;金屬具有導電性,說明金屬晶體中存在著能夠自由流動的電子。,（1）定義：金屬離子和自由電子之間的強烈的相互作用。,（2）形成 成鍵微粒: 金屬陽離子和

4、自由電子 存 在: 金屬單質(zhì)和合金中（3）方向性: 無方向性,1.金屬鍵,2. 金屬的物理性質(zhì) 具有金屬光澤,能導電,導熱,具有良好的延展性,金屬的這些共性是有金屬晶體中的化學鍵和金屬原子的堆砌方式所導致的,（1）導電性（2）導熱性（3）延展性,通常情況下金屬晶體內(nèi)部電子的運動是自由流動的，但在外加電場的作用下會定向移動形成電流,所以金屬具有導電性。,（1）導電性,（2）導熱性,金

5、屬容易導熱，是由于自由電子運動時與金屬離子碰撞把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達到相同的溫度。,（3）延展性,金屬晶體中由于金屬離子與自由電子間的相互作用沒有方向性，各原子層之間發(fā)生相對滑動以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不易斷裂,因此在一定強度的外力作用下,金屬可以發(fā)生形變,表現(xiàn)為良好的延展性。,金屬的延展性,小結(jié)：,在金屬晶體中，存在許多自由電子，自由電子在外加電場的作用下，自由電子定

6、向運動，因而形成電流,由于金屬晶體中自由電子運動時與金屬離子碰撞并把能量從溫度高的部分傳導溫度低的部分，從而使整塊金屬達到相同的溫度,由于金屬晶體中金屬鍵是沒有方向性的，各原子層之間發(fā)生相對滑動以后，仍保持金屬鍵的作用，因而在一定外力作用下，只發(fā)生形變而不斷裂,根據(jù)下表的數(shù)據(jù)，請你總結(jié)影響金屬鍵的因素,部分金屬的原子半徑、原子化熱和熔點,金屬的熔點、硬度與金屬鍵的強弱有關(guān)，金屬鍵的強弱又可以用原子化熱來衡量。原子化熱是指1mol金屬固

7、體完全氣化成相互遠離的氣態(tài)原子時吸收的能量。,有的金屬軟如蠟,有的金屬硬如鋼;有的金屬熔點低,有的金屬熔點高,為什么?,影響金屬鍵強弱的因素,（1）金屬元素的原子半徑（2）單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目一般而言： 金屬元素的原子半徑越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目越大，金屬鍵越強，金屬晶體的硬度越大，熔、沸點越高。 如：同一周期金屬原子半徑越來越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)增加，故熔點越來越高，硬度越來越大；同一主族

8、金屬原子半徑越來越大，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)減少，故熔點越來越低，硬度越來越小。,總 結(jié),金屬鍵的概念運用金屬鍵的知識解釋金屬的物理性質(zhì)的共性和個性影響金屬鍵強弱的因素,1. 下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯誤的是 ( ) A. 金屬鍵沒有方向性 B. 金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在 的強烈的靜電吸引作用 C. 金屬鍵中的電子屬于整塊金屬 D. 金屬的性質(zhì)和金屬固

9、體的形成都與金屬鍵有關(guān),B,練 習,2. 下列有關(guān)金屬元素特性的敘述正確的是 ( ) A. 金屬原子只有還原性,金屬離子只有氧化性 B. 金屬元素在化合物中一定顯正化合價 C. 金屬元素在不同化合物中化合價均不相同 D. 金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為晶體,B,3. 金屬的下列性質(zhì)與金屬鍵無關(guān)的是( ) A. 金屬不透明并具有金屬光澤 B. 金屬易導電

10、、傳熱 C. 金屬具有較強的還原性 D. 金屬具有延展性,C,4. 能正確描述金屬通性的是 ( ) A. 易導電、導熱 B. 具有高的熔點 C. 有延展性 D. 具有強還原性,AC,5. 下列生活中的問題，不能用金屬鍵知識解釋的是 （ ） A. 用鐵制品做炊具

11、 B. 用金屬鋁制成導線 C. 用鉑金做首飾 D. 鐵易生銹,D,6. 金屬鍵的強弱與金屬價電子數(shù)的多少有關(guān)，價電子數(shù)越多金屬鍵越強；與金屬陽離子的半徑大小也有關(guān)，金屬陽離子的半徑越大，金屬鍵越弱。據(jù)此判斷下列金屬熔點逐漸升高的是( ) A. Li Na K B. Na Mg Al

12、 C. Li Be Mg D. Li Na Mg,B,黃鐵礦,螢 石,水晶,綠色魚眼石,1. 晶體（1）定義:通過結(jié)晶過程形成的具有規(guī)則幾何外形的固體叫晶體。 通常情況下，大多數(shù)金屬單質(zhì)及其合金也是晶體。,閱讀教科書P30的化學史話 人類對晶體結(jié)構(gòu)的認識,金屬晶體,2.晶胞,什么是晶胞？ 晶體中能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重復單位 說明：

13、 晶體的結(jié)構(gòu)是晶胞在空間連續(xù)重復延伸而形成的。晶胞與晶體的關(guān)系如同磚塊與墻的關(guān)系。在金屬晶體中，金屬原子如同半徑相等的小球一樣，彼此相切、緊密堆積成晶體。金屬晶體中金屬原子的緊密堆積是有一定規(guī)律的。,金屬晶體,1. 金屬晶體的堆積方式和對應的晶胞,,二維平面堆積方式,I 型,II 型,行列對齊四球一空 非最緊密排列,行列相錯三球一空最緊密排列,密置層,非密置層,三維空間堆積方式,Ⅰ. 簡單立方堆積,形成簡單立方晶胞，

14、空間利用率較低52％ ，金屬釙（Po）采取這種堆積方式。,這是非密置層另一種堆積方式，將上層金屬填入下層金屬原子形成的凹穴中,得到的是體心立方堆積。,Na、K、Cr、Mo、W等屬于體心立方堆積。,Ⅱ. 體心立方堆積,第一層 ：,第二層 ： 對第一層來講最緊密的堆積方式是將球?qū)?，3，5 位。 ( 或?qū)?2，4，6 位，其情形是一樣的 ),關(guān)鍵是第三層，對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。,上圖是此種六方

15、堆積的前視圖,A,第一種： 將第三層球?qū)实谝粚拥那?,,,,,,,于是每兩層形成一個周期，即 AB AB 堆積方式，形成六方堆積。,配位數(shù) 12 ( 同層 6，上下層各 3 ),Ⅲ.六方堆積,鎂、鋅、鈦等屬于六方堆積,六方最密堆積分解圖,,,,,,,,,,,此種立方緊密堆積的前視圖,A,第四層再排 A，于是形成 ABC ABC 三層一個周期。 這種堆積方式可劃分出面心立方晶胞。,配位數(shù) 12 ( 同層 6， 上下

16、層各 3 ),Ⅳ.面心立方堆積,金、銀、銅、鋁等屬于面心立方堆積,①簡單立方堆積,② 體心立方堆積 ——體心立方晶胞,③ 六方堆積 ——六方晶胞,④面心立方堆積——面心立方晶胞,堆積方式及性質(zhì)小結(jié),,,,,,,2. 晶胞中金屬原子數(shù)目的計算（平均值）,頂點占1/8,棱上占1/4,面心占1/2,體心占1,2.晶胞中微粒數(shù)的計算,在六方體頂點的微粒為6個晶胞共有，在面心的為2個晶胞共有，在體內(nèi)的微粒全屬于該晶胞。 微粒數(shù)

17、為：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6,在立方體頂點的微粒為8個晶胞共有，在面心的為2個晶胞共有。 微粒數(shù)為：8×1/8 + 6×1/2 = 4,在立方體頂點的微粒為8個晶胞共享，處于體心的金屬原子全部屬于該晶胞。 微粒數(shù)為：8×1/8 + 1 = 2,長方體晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻： 頂點----1/8 棱----1/4 面心----1/2

18、 體心----1,（1）體心立方：,（2）面心立方：,（3）六方晶胞：,合金,（1）定義：把兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金。,例如，黃銅是銅和鋅的合金（含銅67%、鋅33%）；青銅是銅和錫的合金（含銅78%、錫22%）；鋼和生鐵是鐵與非金屬碳的合金。故合金可以認為是具有金屬特性的多種元素的混合物。,（2） 合金的特性 ① 合金的熔點比其成分中金屬 (低， 高，介于兩種

19、成分金屬的熔點之間；) ②具有比各成分金屬更好的硬度、強度和機械加工性能。,低,1. 右圖是鈉晶體的晶胞結(jié)構(gòu)，則晶胞中的原子數(shù)是 .如某晶體是右圖六棱柱狀晶胞，則晶胞中的原子數(shù)是 .,練 習,8×1/8 +1=2,12×1/6+2×1/2 + 3 = 6,2. 最近發(fā)現(xiàn)一種由某金屬原子M和非金屬原子N構(gòu)成的氣態(tài)團簇分子，如圖所示．頂

20、角和面心的原子是M原子，棱的中心和體心的原子是N原子，它的化學式為( ),A．　　　 B．MN　　　　C．　　　　 D．條件不夠，無法寫出化學式,,,C,練 習,練 習,A,3.合金有許多特點,如鈉-鉀合金 ( 含鉀50% ~80%)為液體，而鈉鉀的單質(zhì)均為固體，據(jù)此推測生鐵、純鐵、碳三種物質(zhì)中，熔點最低的是 ( )