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第三节金属晶体
金属样品
思考1:从上述金属的应用来看,金属有哪些共同的物理性质呢?一、金属共同的物理性质容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等思考2:金属为什么具有这些共同性质呢?二、金属的结构1、电子气理论:由于金属原子的最外层电子数较少,容易失去电子成为金属离子,金属原子释放出的价电子不专门属于某个特定的金属离子,而为许多金属离子所共有,并在整个金属中自由运动,这些电子又称为自由电子.自由电子几乎均匀分布在整个晶体中,像遍布整块金属的“电子气”,从而把所有金属原子维系在一起。
组成粒子:金属阳离子和自由电子2、金属键:金属离子和自由电子之间的相互作用叫做金属键〔电子气理论〕3、金属晶体:通过金属键结合形成的晶体。金属单质和合金都属于金属晶体微粒间作用力:金属键特征:金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特殊形式的共价键,这种键既没有方向性,也没有饱和性,金属键的特征是成键电子可以在金属中自由流动,使得金属呈现出特有的属性
4、电子气理论对金属的物理性质的解释在金属晶体中,充满着带负电的“电子气”〔自由电子〕,这些电子气的运动是没有一定方向的,但在外加电场的条件下,自由电子定向运动形成电流,所以金属容易导电。不同的金属导电能力不同,导电性最强的三中金属是:Ag、Cu、Al⑴金属导电性的解释
晶体类型电解质金属晶体导电时的状态导电粒子导电时发生的变化导电能力随温度的变化水溶液或
熔融状态下晶体状态自由移动的离子自由电子思考:电解质在熔化状态或溶于水能导电,这与金属导电的本质是否相同?化学变化物理变化增强减弱
“电子气”〔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。当金属某局部受热时,那个区域里的“电子气”〔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。“电子气”〔自由电子〕在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的局部传到温度低的局部,从而使整块金属到达相同的温度。⑵金属导热性的解释
当金属受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用,所以在各原子层之间发生相对滑动以后,仍可保持这种相互作用,因而即使在外力作用下,发生形变也不易断裂。因此,金属都有良好的延展性。⑶金属延展性的解释自由电子+金属离子金属原子错位+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++金属键无方向性,金属离子层滑动时,金属离子与自由电子间的相互作用依然存在,即金属键不会断裂。
4、熔点和沸点金属原子价电子越多,原子半径越小,金属离子与自由电子的作用力就越强,晶体的熔沸点就越高,反之越低。思考:为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低,而卤素单质的熔沸点从上到下却逐渐升高?
资料金属之最熔点最低的金属是--------汞[-38.87℃]熔点最高的金属是--------钨[3410℃]密度最小的金属是--------锂[0.53g/cm3]密度最大的金属是--------锇[22.57g/cm3]硬度最小的金属是--------铯[0.2]硬度最大的金属是--------铬[9.0]最活泼的金属是----------铯最稳定的金属是----------金延性最好的金属是--------铂[铂丝直径:mm]展性最好的金属是--------金[金箔厚:mm]
三、金属晶体的原子堆积模型1、几个概念紧密堆积: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配位数:在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数空间利用率: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
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61122334456
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61122334456
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
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