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1、33金屬晶體課件選修3李玉萍金屬樣品教學(xué)目標(biāo)知識與能力1、了解金屬的性質(zhì)和形成原因2、掌握金屬鍵的本質(zhì)——“電子氣理論”3、能用電子氣理論和金屬晶體的有關(guān)知識解釋金屬的性質(zhì)4、掌握金屬晶體的四種原子堆積模型教學(xué)重點:金屬具有共同物理性質(zhì)的解釋。金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式。金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式。教學(xué)難點:金屬鍵和電子氣理論。金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式【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
2、易導(dǎo)電。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)系物質(zhì)類型電解質(zhì)金屬晶體導(dǎo)電時的狀態(tài)導(dǎo)電粒子導(dǎo)電時發(fā)生的變化導(dǎo)電能力隨溫度的變化水溶液或熔融狀態(tài)下晶體狀態(tài)自由移動的離子自由電子思考:電解質(zhì)在熔化狀態(tài)或溶于水能導(dǎo)電,這與金屬導(dǎo)電的本質(zhì)是否相同?化學(xué)變化物理變化增強減弱【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,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
3、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
4、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。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))熔點很高的金屬:鎢(3410℃)鐵的熔點:1535℃2、一般情況下,金屬晶體熔點由金屬鍵強弱決定:金屬陽離子半徑越小,所帶電荷越多,自由電子越多,金屬鍵越強,熔點就相應(yīng)越高,硬度也越大。但金屬性越
5、弱如:KNaMgAlLiNaKRbCs﹥﹥﹥﹥﹤﹤﹤資料金屬之最熔點最低的金屬是--------汞熔點最高的金屬是--------鎢密度最小的金屬是--------鋰密度最大的金屬是--------鋨硬度最小的金屬是--------銫硬度最大的金屬是--------鉻最活潑的金屬是----------銫最穩(wěn)定的金屬是----------金延性最好的金屬是--------鉑展性最好的金屬是--------金3、金屬晶體的基本堆積模型(1)緊密堆積:微粒之間的作用力使微粒間盡可能的相互接近,使它們占有最小的空間。(3)配位數(shù):在
6、晶體中與每個微粒緊密相鄰的微粒個數(shù)。(2)空間利用率:晶體的空間被微粒占滿的體積百分?jǐn)?shù),用它來表示緊密堆積的程度。金屬原子盡可能地互相接近,盡量占據(jù)較小的空間。——緊密堆積活動與探究1:平面上金屬原子緊密排列的方式從藍(lán)色盒子里取出:4組乒乓球(3個排成一條直線的)將乒乓球放置在平面上,排成4排,使球面緊密接觸,有哪些排列方式?平面上金屬原子緊密排列的兩種方式配位數(shù)為4配位數(shù)為611223344564個小球形成一個四邊形空隙,一種空隙。見“”。3個小球形成一個三角形空隙,兩種空隙。一種:△見“”另一種:▽見“”平面上金屬原子緊
7、密排列的兩種方式非密置層放置密置層放置配位數(shù)為4配位數(shù)為61122334456活動與探究2三維空間里非密置層金屬原子的堆積方式先將兩組小球以非密置層的排列方式排列在一個平面上:在其上方再堆積一層非密置層排列的小球,使相鄰層上的小球緊密接觸,有哪些堆積方式?三維空間里非密置層的金屬原子的堆積方式(1)第二層小球的球心正對著第一層小球的球心(2)第二層小球的球心正對著第一層小球形成的空穴簡單立方晶胞(1)簡單立方堆積Po4、金屬晶體的原子堆積模型①配位數(shù):12341234566同層4,上下層各1(2)金屬原子半徑r與正方體邊長
8、a的關(guān)系:aaaaa=2r1、簡單立方堆積[Po]配位數(shù):空間占有率:每個晶胞含原子數(shù):6152%簡單立方堆積(3)簡單立方晶胞平均占有的原子數(shù)目:81×8=1體心立方晶胞(2)體心立方堆積(IA,VB,VIB)2、體心立方堆積-----鉀型金屬晶體的堆積方式──體心立方堆積非密置層的另一