3.2.1 金属晶体 课件(共20张PPT) 2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 3.2.1 金属晶体 课件(共20张PPT) 2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-01-18 20:02:38 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
第2节 几种简单的晶体结构模型 课时1
1.能用金属键的理论解释金属晶体的物理性质；
2.了解金属晶体的三种原子堆积模型和晶体的晶胞结构。
金属晶体中微粒在空间如何排列？微粒的排列受哪些因素影响？各类晶体的晶胞又有什么特点呢？
联想 · 质疑
联想 · 质疑
构成微粒：
微粒间作用力：
金属阳离子、“自由电子”
金属键
一、金属晶体
1.金属晶体的定义及结构特点
(1)定义：金属原子通过金属键形成的晶体。
(2)特征：
自由电子为整个金属所共有，所以金属键没有方向性和饱和性。金属晶体可以看做等径圆球的堆积。
拓 展 视 野
金属晶体的堆积模型
水果的密堆积
在日常生活中，我们常常能发现密堆积的例子，右图 就是一些近似圆球的水果的密堆积。把这种宏观的现象迁移到对微观物质结构的认识中，把金属晶体看成由其构成微粒堆积而成的，是一种有效的思维模型。
拓 展 视 野
金属晶体的堆积模型
等径圆球在平面上的堆积方式很多。图 3-2-2 给出了球堆积层的两种模式，其中最紧密堆积排列只有一种，称为密置层;层与层之间再相互叠放在一起，便形成了晶体的堆积模型，图 3-2-3 给出了两种通过密置层叠放而得到的堆积方式。
2.常见金属晶体的结构
面心立方晶胞
体心立方晶胞
六方晶胞
交流 · 研讨
交流 · 研讨
请结合表 3-2-1 中辅助线的提示，描述其晶胞的结构特点，并计算晶胞中含有的原子数。
面心立方晶胞 Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt
每个晶胞中的原子数为4个
x
y
z
与每个铜原子等距离且最近的铜原子有多少个？
x
y
z
1
2
3
4
x
y
z
x
y
z
x
y
z
12个
体心立方晶胞 Li、Na、K、Ba、W、Fe
原子配位数为8；
每个晶胞中的原子数为2个。
交流 · 研讨
交流 · 研讨
请结合表 3-2-1 中辅助线的提示，描述其晶胞的结构特点，并计算晶胞中含有的原子数。
交流 · 研讨
交流 · 研讨
请结合表 3-2-1 中辅助线的提示，描述其晶胞的结构特点，并计算晶胞中含有的原子数。
六方晶胞 Mg、Zn、Ti
原子配位数为12；
每个晶胞中的原子数为2个。
3.金属晶体的物理通性
金属通常有金属光泽，良好的导电性、导热性、延展性等。
[思考]为什么金属具有较好的延性、展性和可塑性？
在外力作用下，各原子层之间发生相对滑动后,仍可保持金属离子与自由电子间的相互作用,发生形变也不易断裂,表现为良好的延展性。此外，金属晶体中原子的堆积方式也会影响金属的性质，如具有最密堆积结构的金属的延展性往往比具有其他结构的金属的延展性好。
合金的性能为什么比纯金属更优越
金属铝很软，但如果将铝与铜、镁按一定比例混合，经高温熔融后冷却可以得到硬铝，硬度会大大提高。像这样由一种金属与另一种或几种金属或某些非金属所组成的、具有金属特性的物质叫作合金。合金一般是将各组分按一定比例熔合成均匀的液体，再经冷凝而制得的。
当两种金属元素的电负性、化学性质和原子半径相差不大时，形成的合金称为金属固溶体，如铜镍合金、银金合金。这类合金的强度和硬度一般都比组成它的各成分金属的强度和硬度大。
合金的性能为什么比纯金属更优越
这是因为一种金属原子在其他金属原子的晶体结构中占据了一定位置，会造成金属晶体结构的变形，从而使得金属晶体在发生错位时阻力上升、形变困难，导致强度、硬度增大。
合金的性能为什么比纯金属更优越
当两种金属元素的电负性或原子半径相差较大时，形成的合金称为金属化合物，如银铝合金、铜锡合金。这类合金通常具有较高的熔点、较大的强度、较高的硬度和耐磨性，但塑性和韧性较低。
原子半径较小的氢、硼、碳、氮等非金属元素渗入金属晶体的间隙中，称为金属间隙化合物或金属间隙固溶体。这类合金具有很高的熔点和很大的硬度，这主要是由于填隙原子和金属原子之间存在共价键的缘故。
4.金属熔点和硬度大小的影响因素
(1)金属的熔点、硬度等取决于金属晶体内部作用力的强弱。一般来说金属原子的价电子数越多，原了半径越小，金属晶体内部作用力越强，因而晶体熔点越高、硬度越大。金属晶体的熔点变化差别较大。
(2)同类型金属晶体，金属晶体的熔点由金属阳离子半径、离子所带的电荷决定，阳离子半径越小，所带电荷越多，相互作用力就越大，熔点就越高。如熔点：Li>Na>K>Rb>Cs，Na汞
【练一练】
1.下列关于金属晶体的叙述正确的是( )
A.常温下,金属单质都以金属晶体形式存在
B.金属阳离子与自由电子之间的强烈作用,在一定外力作用下,不因形变而消失
C.钙的熔、沸点低于钾
D.温度越高,金属的导电性越好
B
2.金属的下列性质中,与自由电子无关的是( )
A.密度大小 B.容易导电
C.延展性好 D.易导热
3.金属晶体堆积密度大,能充分利用空间的原因是( )
A.金属原子价电子数少
B.金属晶体中有“自由电子”
C.金属原子的半径大
D.金属键没有饱和性和方向性
D
A
4.金属晶体的熔点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱,而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小相关。由此判断下列说法正确的是( )
A.金属镁的硬度大于金属铝
B.碱金属单质的熔点从Li到Cs逐渐升高
C.金属镁的熔点高于金属钠
D.金属镁的硬度小于金属钙
C
金
属
晶
体
具有共同的物理特性
熔沸点及硬度比较
三种晶胞
面心立方晶胞 Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt
体心立方晶胞 Li、Na、K、Ba、W、Fe
六方晶胞 Mg、Zn、Ti
金
属
键
第2节 几种简单的晶体结构模型 课时1
1.能用金属键的理论解释金属晶体的物理性质；
2.了解金属晶体的三种原子堆积模型和晶体的晶胞结构。
金属晶体中微粒在空间如何排列？微粒的排列受哪些因素影响？各类晶体的晶胞又有什么特点呢？
联想 · 质疑
联想 · 质疑
构成微粒：
微粒间作用力：
金属阳离子、“自由电子”
金属键
一、金属晶体
1.金属晶体的定义及结构特点
(1)定义：金属原子通过金属键形成的晶体。
(2)特征：
自由电子为整个金属所共有，所以金属键没有方向性和饱和性。金属晶体可以看做等径圆球的堆积。
拓 展 视 野
金属晶体的堆积模型
水果的密堆积
在日常生活中，我们常常能发现密堆积的例子，右图 就是一些近似圆球的水果的密堆积。把这种宏观的现象迁移到对微观物质结构的认识中，把金属晶体看成由其构成微粒堆积而成的，是一种有效的思维模型。
拓 展 视 野
金属晶体的堆积模型
等径圆球在平面上的堆积方式很多。图 3-2-2 给出了球堆积层的两种模式，其中最紧密堆积排列只有一种，称为密置层;层与层之间再相互叠放在一起，便形成了晶体的堆积模型，图 3-2-3 给出了两种通过密置层叠放而得到的堆积方式。
2.常见金属晶体的结构
面心立方晶胞
体心立方晶胞
六方晶胞
交流 · 研讨
交流 · 研讨
请结合表 3-2-1 中辅助线的提示，描述其晶胞的结构特点，并计算晶胞中含有的原子数。
面心立方晶胞 Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt
每个晶胞中的原子数为4个
x
y
z
与每个铜原子等距离且最近的铜原子有多少个？
x
y
z
1
2
3
4
x
y
z
x
y
z
x
y
z
12个
体心立方晶胞 Li、Na、K、Ba、W、Fe
原子配位数为8；
每个晶胞中的原子数为2个。
交流 · 研讨
交流 · 研讨
请结合表 3-2-1 中辅助线的提示，描述其晶胞的结构特点，并计算晶胞中含有的原子数。
交流 · 研讨
交流 · 研讨
请结合表 3-2-1 中辅助线的提示，描述其晶胞的结构特点，并计算晶胞中含有的原子数。
六方晶胞 Mg、Zn、Ti
原子配位数为12；
每个晶胞中的原子数为2个。
3.金属晶体的物理通性
金属通常有金属光泽，良好的导电性、导热性、延展性等。
[思考]为什么金属具有较好的延性、展性和可塑性？
在外力作用下，各原子层之间发生相对滑动后,仍可保持金属离子与自由电子间的相互作用,发生形变也不易断裂,表现为良好的延展性。此外，金属晶体中原子的堆积方式也会影响金属的性质，如具有最密堆积结构的金属的延展性往往比具有其他结构的金属的延展性好。
合金的性能为什么比纯金属更优越
金属铝很软，但如果将铝与铜、镁按一定比例混合，经高温熔融后冷却可以得到硬铝，硬度会大大提高。像这样由一种金属与另一种或几种金属或某些非金属所组成的、具有金属特性的物质叫作合金。合金一般是将各组分按一定比例熔合成均匀的液体，再经冷凝而制得的。
当两种金属元素的电负性、化学性质和原子半径相差不大时，形成的合金称为金属固溶体，如铜镍合金、银金合金。这类合金的强度和硬度一般都比组成它的各成分金属的强度和硬度大。
合金的性能为什么比纯金属更优越
这是因为一种金属原子在其他金属原子的晶体结构中占据了一定位置，会造成金属晶体结构的变形，从而使得金属晶体在发生错位时阻力上升、形变困难，导致强度、硬度增大。
合金的性能为什么比纯金属更优越
当两种金属元素的电负性或原子半径相差较大时，形成的合金称为金属化合物，如银铝合金、铜锡合金。这类合金通常具有较高的熔点、较大的强度、较高的硬度和耐磨性，但塑性和韧性较低。
原子半径较小的氢、硼、碳、氮等非金属元素渗入金属晶体的间隙中，称为金属间隙化合物或金属间隙固溶体。这类合金具有很高的熔点和很大的硬度，这主要是由于填隙原子和金属原子之间存在共价键的缘故。
4.金属熔点和硬度大小的影响因素
(1)金属的熔点、硬度等取决于金属晶体内部作用力的强弱。一般来说金属原子的价电子数越多，原了半径越小，金属晶体内部作用力越强，因而晶体熔点越高、硬度越大。金属晶体的熔点变化差别较大。
(2)同类型金属晶体，金属晶体的熔点由金属阳离子半径、离子所带的电荷决定，阳离子半径越小，所带电荷越多，相互作用力就越大，熔点就越高。如熔点：Li>Na>K>Rb>Cs，Na
【练一练】
1.下列关于金属晶体的叙述正确的是( )
A.常温下,金属单质都以金属晶体形式存在
B.金属阳离子与自由电子之间的强烈作用,在一定外力作用下,不因形变而消失
C.钙的熔、沸点低于钾
D.温度越高,金属的导电性越好
B
2.金属的下列性质中,与自由电子无关的是( )
A.密度大小 B.容易导电
C.延展性好 D.易导热
3.金属晶体堆积密度大,能充分利用空间的原因是( )
A.金属原子价电子数少
B.金属晶体中有“自由电子”
C.金属原子的半径大
D.金属键没有饱和性和方向性
D
A
4.金属晶体的熔点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱,而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小相关。由此判断下列说法正确的是( )
A.金属镁的硬度大于金属铝
B.碱金属单质的熔点从Li到Cs逐渐升高
C.金属镁的熔点高于金属钠
D.金属镁的硬度小于金属钙
C
金
属
晶
体
具有共同的物理特性
熔沸点及硬度比较
三种晶胞
面心立方晶胞 Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt
体心立方晶胞 Li、Na、K、Ba、W、Fe
六方晶胞 Mg、Zn、Ti
金
属
键