1、成才之路 化學(xué),路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修,晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第三章,第三節(jié)金屬晶體,第三章,在廣東省某一山區(qū)的村寨里，前些年連續(xù)出生的凈是女孩，人們急了，照這樣下去，這個(gè)地區(qū)豈不變成女兒國(guó)了嗎？有的人求神拜佛，也無(wú)濟(jì)于事。有位風(fēng)水老者說(shuō)道：“地質(zhì)隊(duì)在后龍山尋礦，把龍脈破壞了，這是風(fēng)水的報(bào)應(yīng)??！”于是，迷信的村民千方百計(jì)地找到了原來(lái)在此地探礦的地質(zhì)隊(duì)，鬧著要他們賠“風(fēng)水”。地質(zhì)隊(duì)又回到了這個(gè)山寨，進(jìn)行了深入的調(diào)查，終于找到了原因。原來(lái)是在探礦的時(shí)候，鉆機(jī)把地下含鈹?shù)娜顺鰜?lái)，擴(kuò)散了鈹?shù)奈廴?，使飲用水的鈹含量大為提高，長(zhǎng)時(shí)間飲用這種水，就會(huì)導(dǎo)致生女而不生男。經(jīng)過(guò)治理，情況得到

2、了好轉(zhuǎn)，在“女兒國(guó)”里又生出男孩了。,衛(wèi)星、飛船、飛機(jī)、大炮和生活用品都離不開金屬，為什么金屬具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性？構(gòu)成金屬的粒子是什么？金屬晶體內(nèi)部的作用力是什么？,一、金屬鍵與金屬晶體 1金屬鍵：,金屬陽(yáng)離子,自由電子,價(jià)電子,電子氣,2金屬晶體， (1)概念：原子間以_結(jié)合形成的晶體。 (2)用電子氣理論解釋金屬的性質(zhì)：,金屬鍵,相對(duì)滑動(dòng),排列方式,電子氣,定向移動(dòng),二、金屬晶體原子的堆積模型 1二維空間模型： (1)非密置層。 配位數(shù)為_，如圖所示：,4,(2)密置層。 配位數(shù)為_，如圖所示：,6,2三維空間模型： (1)非密置層在三維空間堆積。 簡(jiǎn)單立方堆積。 相鄰非密置層原

3、子的原子核在_的堆積，只有金屬_采用這種堆積方式，其空間利用率太低。,同一條直線上,釙(Po),體心立方堆積。 將上層金屬原子填入_中，并使非密置層的原子稍稍分離。其空間的利用率比簡(jiǎn)單立方堆積_，屬于該堆積方式的主要有堿金屬等。,下層的金屬原子形成的凹穴,高,(2)密置層在三維空間堆積。 六方最密堆積。 如圖所示，按_的方式堆積。,ABABABAB,面心立方最密堆積。 如圖所示，按_的方式堆積。,ABCABCABC,三、混合晶體石墨晶體 1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)層狀結(jié)構(gòu)： (1)同層內(nèi)，碳原子采用_雜化，以_相結(jié)合形成_平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所有碳原子的p軌道平行且相互重疊，p電子可在整個(gè)平面中運(yùn)動(dòng)。 (2)層與層

4、之間以_相結(jié)合。 2晶體類型。 石墨晶體中，既有_，又有_和_，屬于_。,sp2,共價(jià)鍵,正六邊形,范德華力,共價(jià)鍵,金屬鍵,范德華力,混合晶體,答案：B 解析：A為分子晶體；B中固體能導(dǎo)電，熔點(diǎn)在1 000左右，不是很高，應(yīng)為金屬晶體；C為原子晶體；D為分子晶體。,解析：全屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整塊金屬的“電子氣”，被所有原子共用，從而把所有的金屬原子維系在一起，故金屬鍵無(wú)飽和性和方向性；金屬鍵中的電子屬于整塊金屬共用；金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間的強(qiáng)烈作用，既存在金屬陽(yáng)離子與自由電子之間的靜電吸引作用，也存在金屬陽(yáng)離子之間及自由電子之間的靜電排斥作用；金屬的物理性質(zhì)及固體形成都

5、與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。,答案：D 解析：金屬鍵無(wú)方向性和飽和性，使原子采取最大的密堆積方式進(jìn)行。,答案：A,1.在金屬晶體中只有陽(yáng)離子，而無(wú)陰離子，帶負(fù)電的為自由電子。 2金屬導(dǎo)電與電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的比較：,金屬晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),3.影響金屬熔點(diǎn)、硬度的因素： (1)一般地，熔點(diǎn)、硬度等取決于金屬晶體內(nèi)部作用力的強(qiáng)弱。一般來(lái)說(shuō)，金屬原子的價(jià)電子數(shù)越多，原子半徑越小，金屬晶體內(nèi)部作用力越強(qiáng)，晶體熔點(diǎn)越高，硬度越大。 (2)合金的熔、沸點(diǎn)比其各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低。,4金屬晶體的原子堆積模型：,解析：從構(gòu)成微粒的基本性質(zhì)看，金屬鍵與離子鍵的實(shí)質(zhì)類似，都屬于電性作用，特征都是無(wú)方向性和飽和性。自由電子是

6、由金屬原子提供的，并且在整個(gè)金屬內(nèi)部的三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，為整個(gè)金屬的所有陽(yáng)離子所共用，從這個(gè)角度看，金屬鍵與共價(jià)鍵有類似之處，但兩者又有明顯的不同，如金屬鍵無(wú)方向性和飽和性。 答案：B,(2)根據(jù)下列敘述，判斷一定為金屬晶體的是_。 A由分子間作用力形成，熔點(diǎn)很低 B由共價(jià)鍵結(jié)合形成網(wǎng)狀晶體，熔點(diǎn)很高 C固體有良好的導(dǎo)電性、傳熱性和延展性 (3)下列關(guān)于金屬晶體的敘述正確的是_。 A常溫下，金屬單質(zhì)都以金屬晶體形式存在 B金屬陽(yáng)離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用，在一定外力作用下，不因形變而消失 C鈣的熔、沸點(diǎn)高于鉀 D溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好 答案：(1)PoNa、K、FeMg、ZnCu、Au (

7、2)C(3)BC,解析：(1)簡(jiǎn)單立方堆積的空間利用率太低，只有金屬Po采取這種方式。體心立方堆積是上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中，這種堆積方式的空間利用率比簡(jiǎn)單立方堆積的高，多數(shù)金屬是這種堆積方式。六方最密堆積按ABAB方式堆積，面心立方最密堆積按ABCABC方式堆積，六方最密堆積常見金屬為Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆積常見金屬為Cu、Ag、Au。(2)A項(xiàng)屬于分子晶體；B項(xiàng)屬于原子晶體；而C項(xiàng)是金屬的通性。(3)常溫下，Hg為液態(tài)，A錯(cuò)；因?yàn)榻饘冁I無(wú)方向性，故金屬鍵在一定范圍內(nèi)不因形變而消失，B正確；鈣的金屬鍵強(qiáng)于鉀，故熔、沸點(diǎn)高于鉀，C正確；溫度升高，金屬的導(dǎo)電性減弱，D

8、錯(cuò)。,1.石墨 石墨中碳原子采取sp2雜化，形成平面六元環(huán)結(jié)構(gòu)，層內(nèi)碳原子核間距小于金剛石中碳原子核間距，層內(nèi)碳原子通過(guò)范德華力維系。,石墨與金剛石,(1)石墨的晶體結(jié)構(gòu) 石墨是層狀結(jié)構(gòu)的晶體，在每一層內(nèi)，碳原子排列成六邊形，一個(gè)個(gè)六邊形排列成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每一個(gè)碳原子都跟其他三個(gè)碳原子相結(jié)合。在同一層內(nèi)，相鄰的碳原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，層與層之間以分子間作用力相結(jié)合。石墨晶體中每個(gè)碳原子提供三個(gè)電子參加成鍵形成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子最外層上的另一個(gè)電子成為自由電子，并通過(guò)自由電子在層間產(chǎn)生范德華力。石墨的很多性質(zhì)與自由電子有關(guān)。,(2)石墨晶體不是原子晶體，而是原子晶體與分子晶體之間的一種過(guò)渡型

9、晶體。 (3)石墨晶體的物理性質(zhì) 由于石墨晶體結(jié)構(gòu)的特殊性，它的物理性質(zhì)為熔點(diǎn)很高，有良好的導(dǎo)電性，還可作潤(rùn)滑劑。,2石墨與金剛石的比較,答案：BC 解析：石墨是層狀結(jié)構(gòu)，所以其晶體類型兼有原子晶體的特點(diǎn)，但不能認(rèn)為石墨是原子晶體，A錯(cuò)誤；石墨晶體中最小環(huán)上有6個(gè)碳原子，每個(gè)碳原子被3個(gè)環(huán)共有，根據(jù)均攤法，每個(gè)環(huán)實(shí)際占有2個(gè)碳原子，B正確；石墨晶體中最小環(huán)上有6個(gè)碳碳鍵，每個(gè)碳碳鍵被2個(gè)環(huán)共有，所以每個(gè)環(huán)實(shí)際占有3個(gè)碳碳鍵，C正確；石墨與金剛石之間的轉(zhuǎn)化是化學(xué)變化，D錯(cuò)誤。,金屬晶體中晶胞中的相關(guān)計(jì)算,2利用均攤法計(jì)算金屬晶體的密度的方法： (1)首先利用均攤法確定一個(gè)晶胞中平均含有的原子數(shù)目

10、。 (2)其次確定金屬原子的半徑和晶胞邊長(zhǎng)之間的關(guān)系。 具體方法是：根據(jù)晶胞中金屬原子的位置，靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)上立體幾何的對(duì)角線(體對(duì)角線或面對(duì)角線)和邊長(zhǎng)的關(guān)系，將金屬原子的半徑和晶胞的邊長(zhǎng)放在同一個(gè)直角三角形中，通過(guò)解直角三角形即可。,(3)計(jì)算金屬晶體的密度。 首先求一個(gè)晶胞的質(zhì)量：mNM/NA，N表示一個(gè)晶胞中平均含有的金屬原子數(shù)，M表示金屬的摩爾質(zhì)量，NA表示阿伏加德羅常數(shù)。然后求金屬晶體的密度：密度m/V，V表示一個(gè)晶胞的體積。,答案：C,答案：B 解析：金屬晶體、離子晶體和分子晶體三種晶體的構(gòu)成粒子之間的相互作用均無(wú)飽和性和方向性，因此形成晶體時(shí)按最高配位數(shù)形式進(jìn)行堆積。,解析：本題

11、為由晶胞確定晶體。第一種晶胞為體心立方堆積，鉀、鈉、鐵等金屬采用這種堆積方式；第二種晶胞為六方最密堆積，鎂、鋅、鈦等采用這種堆積方式；組成第三種晶胞的粒子為雙原子分子，為碘；第四種晶胞的粒子結(jié)構(gòu)為正四面體，是金剛石。,“神奇材料”石墨烯 2010年10月5日，2010年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈海姆(Andre Geim)和康斯坦丁諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)獲得。他們?cè)谑┎牧涎芯糠矫孀鞒隽送怀鲐暙I(xiàn)。 石墨烯具有諸多超乎人類想象的優(yōu)越特性，主要有以下兩點(diǎn)：,(1)石墨烯是迄今為止世界上強(qiáng)度最大的材料：據(jù)測(cè)算如果用石墨烯制成厚度相當(dāng)于普通食品塑料包裝袋厚度的薄膜(厚度約100納米)，那么它將能承受大約兩噸重物品的壓力，而不至于斷裂。可被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，比如超輕防彈衣，超薄