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1、微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)金屬鍵金屬晶體*已學(xué)過的金屬知識金屬的分類按密度分重金屬:銅、鉛、鋅等輕金屬:鋁、鎂等冶金工業(yè)黑色金屬:鐵、鉻、錳有色金屬:除鐵、鉻、錳以外的金屬按儲量分常見金屬:鐵、鋁等稀有金屬:鋯、釩、鉬4.5g/cm3金屬元素在周期表中的位置及原子結(jié)構(gòu)特征Ti金屬樣品金屬的特點①常溫下,單質(zhì)都是固體,汞(Hg)除外;②大多數(shù)金屬呈銀白色,有金屬光澤,但金(Au)——色,銅(Cu)——色,鉍(Bi)——色,鉛(Pb)——色。黃紅微紅藍(lán)白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
2、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(dǎo)電又說明了什么?說明金屬晶體中存
3、在著強(qiáng)烈的相互作用;金屬具有導(dǎo)電性,說明金屬晶體中存在著能夠自由流動的電子。二.金屬鍵描述金屬鍵的最簡單的理論是“電子氣”理論.該理論把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”.這些電子不是專屬于某幾個特定的金屬離子,而是均勻分布于整個晶體中,被所有原子共用,從而把所有的金屬原子維系在一起.金屬原子則“浸泡”在“電子氣”的“海洋”中.(1)定義:金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用。(2)形成成鍵微粒:金屬陽離子和自由電子存在: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(dǎo)電,導(dǎo)熱,具有良好的延展性,金屬的這些共性是有金屬晶體
4、中的化學(xué)鍵和金屬原子的堆砌方式所導(dǎo)致的(1)導(dǎo)電性(2)導(dǎo)熱性(3)延展性【討論1】金屬為什么易導(dǎo)電?在金屬晶體中,存在著許多自由電子,這些自由電子的運動是沒有一定方向的,但在外加電場的條件下自由電子就會發(fā)生定向運動,因而形成電流,所以金屬容易導(dǎo)電。晶體類型離子晶體金屬晶體導(dǎo)電時的狀態(tài)導(dǎo)電粒子水溶液或熔融狀態(tài)下晶體狀態(tài)自由移動的離子自由電子比較離子晶體、金屬晶體導(dǎo)電的區(qū)別:三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系1、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系【討論2】金屬為什么易導(dǎo)熱?自由電子在運動時經(jīng)常與金屬離子碰撞,引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某部分受熱時,那個區(qū)域里的自由電子能量增加,運動速度加快
5、,通過碰撞,把能量傳給金屬離子。金屬容易導(dǎo)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(dá)到相同的溫度。2、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系【討論3】金屬為什么具有較好的延展性?原子晶體受外力作用時,原子間的位移必然導(dǎo)致共價鍵的斷裂,因而難以鍛壓成型,無延展性。而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。3、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系金屬的延展性自由電子+金屬離子金屬原子位錯++++++++++++++++++++++++++++++++
6、+++++++++++相對滑動4、金屬晶體結(jié)構(gòu)具有金屬光澤和顏色由于自由電子可吸收所有頻率的光,然后很快釋放出各種頻率的光,因此絕大多數(shù)金屬具有銀白色或鋼灰色光澤。而某些金屬(如銅、金、銫、鉛等)由于較易吸收某些頻率的光而呈現(xiàn)較為特殊的顏色。當(dāng)金屬成粉末狀時,金屬晶體的晶面取向雜亂、晶格排列不規(guī)則,吸收可見光后輻射不出去,所以成黑色。根據(jù)下表的數(shù)據(jù),請你總結(jié)影響金屬鍵的因素金屬NaMgAlCr原子外圍電子排布3s13s23s23p13d54s1原子半徑/pm186160143.1124.9原子化熱/kJ·mol-1108.4146.4326.4397.5熔點/℃97.56506601900
7、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(qiáng)弱有關(guān),金屬鍵的強(qiáng)弱又可以用原子化熱來衡量。原子化熱是指1mol金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時吸收的能量。P33有的金屬軟如蠟,有的金屬軟如鋼;有的金屬熔點低,有的金屬熔點高,為什么?四.金屬晶體熔點變化規(guī)律1、金屬晶體熔點變化較大,與金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽離子與自由電子之間的金屬鍵的強(qiáng)弱有密切關(guān)系.熔點最低的金屬:汞(常溫時成液態(tài))熔點很高的金