人教版高中化学选修三3.3-金属晶体(共39张PPT)

(共39张PPT)
第三章 晶体结构与性质
金属晶体







1
2
3
4
5
6










1
2
3
4
5
6






Ti
丰富多彩的金属样品
一、金属共同的物理性质
容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。
金属为什么具有这些共同性质呢?
二、金属的结构
组成粒子：
作用力：
金属阳离子和自由电子

金属离子和自由电子之间的较强作用—— 金属键（电子气理论）
金属晶体：
通过金属键作用形成的单质晶体

金属 键强弱判断:阳离子所带电荷多、半径小－金属键强，熔沸点高。

【讨论1】 金属为什么易导电？
在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。
晶体类型 离子晶体 金属晶体
导电时的状态
导电粒子
水溶液或
熔融状态下
晶体状态
自由移动的离子
自由电子
比较离子晶体、金属晶体导电的区别：
三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系
1、金属晶体结构与金属导电性的关系
【讨论2】金属为什么易导热？
自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属离子。
金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。
2、金属晶体结构与金属导热性的关系

3、金属晶体的基本堆积模型
（1）紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间。
（3）配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数。
（2）空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积百分数，用它来表示紧密堆积的程度。
2、
金属原子尽可能地互相接近，尽量占据较小的空间。
——紧密堆积





























































































































活动与探究1：
平面上金属原子紧密排列的方式
从蓝色盒子里取出：
4组乒乓球（3个排成一条直线的）

将乒乓球放置在平面上，排成4排，使球面紧密接触，有哪些排列方式？




































平面上金属原子紧密排列的两种方式
配位数为4
配位数为6


































1
1
2
2
3
3
4
4
5
6
4个小球形成一个四边形空隙，一种空隙。
见“ ”。



















3个小球形成一个三角形空隙，两种空隙。
一 种： △ 见“ ”
另一种：▽ 见“ ”





























平面上金属原子紧密排列的两种方式
非密置层放置
密置层放置
配位数为4
配位数为6


































1
1
2
2
3
3
4
4
5
6
活动与探究2
三维空间里非密置层金属原子的堆积方式
先将两组小球以非密置层的排列方式排列在一个平面上：

在其上方再堆积一层非密置层排列的小球，使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方式？






























三维空间里非密置层的
金属原子的堆积方式
































（1）
第二层小球的球心
正对着
第一层小球的球心
（2）
第二层小球的球心
正对着
第一层小球形成的空穴



简单立方晶胞




















































（1）简单立方堆积












Po
4、金属晶体的原子堆积模型
①配位数：









1
2
3
4



























1
2
3
4
5
6
6
同层4，上下层各1
（2）金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：
























a
a
a
a
a = 2 r
（3）简单立方晶胞平均占有的原子数目：

8
1
×8
= 1














体心立方晶胞

















（2）体心立方堆积

































































（碱金属）
①配位数：
8









1
2
3
4
5
6
7
8
上下层各4
（2）金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：
a
a
a
a


























2
a
b = 4 r
b =



3
a
a = 4 r



3
b









2
a
（3）体心立方晶胞平均占有的原子数目：


















8
1
×8
= 2
+ 1
活动与探究3
三维空间里密置层金属原子的堆积方式
将密置层的小球在一个平面上黏合在一起，再一层一层地堆积起来（至少堆4层），使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方式？
注意：堆积方式的周期性、稳定性




















A
A
B
B
三维空间里密置层的
金属原子的堆积方式



























（1）
ABAB…
堆积方式
（2）
ABCABC…
堆积方式


























1
2
3
4
5
6







1
2
3
4
5
6






















A
B
第二层小球的球心对准第一层的 1、3、5 位（▽）或对准 2、4、6 位（△）。
关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。
俯视图
前视图



























A
B
A
B
A
（3）ABAB…堆积方式
第三层小球对准第一层的小球。
每两层形成一个周期地紧密堆积。







1
2
3
4
5
6










（4）ABCABC…堆积方式
第三层小球对准第一层小球空穴的2、4、6位。
第四层同第一层。
每三层形成一个周期地紧密堆积。







1
2
3
4
5
6










1
2
3
4
5
6






A
B
A
B
C
A







1
2
3
4
5
6














































前视图
C
俯视图：
ABAB…堆积方式
ABCABC…堆积方式
（3）ABAB…堆积方式


—— 六方最密堆积
（镁）

























1
2
3
4
5
6



7
8
9



10
11
12
12
①配位数：







1
2
3
4
5
6










同层 6，上下层各 3
②六方紧密堆积晶胞平均占有的原子数目：

6
1
×12
= 6
+ 3

















+

2
1
×2









金属原子的半径 r 与六棱柱的边长 a、高 h 的关系：
a = 2 r
a
h








































h =
a



6

3
2
；
（4）ABCABC…堆积方式


——面心立方最密堆积
（铜）



























A B C









1
2
3
4
5
6



7
8
9


10
11
12
12
①配位数：
同层 6，上下层各 3







1
2
3
4
5
6






②面心立方紧密堆积晶胞平均占有的原子数目：

8
1
×8
= 4
+

2
1
×6
























金属原子的半径r与正方体的边长a的关系：
a = 4 r



2
























a
a
a
a
a






阅读课文P76《资料卡片》
1. 金属晶体的四种堆积模型对比
2. 混合晶体
思考题
（1）六方紧密堆积的晶胞中：
金属原子的半径r与六棱柱的边长a、高h有什么关系？

（2）面心立方紧密堆积的晶胞中：
金属原子的半径r与正方体的边长a有什么关系？