内容正文:
专题3 微粒间作用力与物质性质
考点1 金属键
1.金属键的概念
金属离子与自由电子之间强烈的相互作用。金属单质和合金中都存在金属键。
2.金属键的形成
(1)金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与“脱落”下的自由电子之间存在强烈的相互作用。
(2) 成键微粒:金属离子和自由电子
3.金属键的本质和特点
(1)金属键的本质是一种电性作用,即金属阳离子和自由电子之间的静电作用。
(2)金属键没有方向性和饱和性。金属中的电子在整个晶体内运动,属于整块金属。
考点2 金属的特性
1.导电性
通常情况,金属内部自由电子的运动无固定的方向性,在外加电场作用下,自由电子发生定向移动形成电流。
温度升高,金属阳离子的振动频率加大,阻碍了电子的定向移动,金属的导电性减弱。
2.导热性
金属受热时,自由电子与金属离子碰撞频率增加,自由电子把能量传给金属离子,从而把能量从温度高的区域传到温度低的区域。
3.延展性
金属键没有方向性,在外力作用下,金属原子间发生相对滑动时,各层金属原子间仍然保持金属键的作用,不会断裂。
考点3 金属键的强弱与金属的物理性质的关系
1.原子化热
金属键的强弱可以用金属的原子化热来衡量。
金属的原子化热是指1mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的热量。
2.影响金属键强弱的因素
金属的原子半径和单位体积内自由电子数目的多少及金属阳离子所带电荷的多少。
(1)金属键的强弱差别较大。如钠、钾的熔、沸点低,存在的金属键较弱;铬的硬度大,熔、沸点高,存在的金属键较强。
(2)同一周期,从左到右,金属元素的原子半径逐渐减小,价电子数逐渐增多,单位体积内自由电子数逐渐增多,金属键逐渐增强,金属的熔、沸点逐渐升高,硬度逐渐增大。
(3)同一主族,从上到下,金属元素原子的价电子数不变,原子半径逐渐增大,单位体积内自由电子数逐渐减少,金属键逐渐减弱,金属的熔、沸点逐渐降低,硬度逐渐减小。
3.金属键的强弱与金属的物理性质的关系
(1)金属的延展性、导电性、导热性、熔沸点等均与金属键有关。金属键越强,金属的熔、沸点越高。
同周期金属单质,从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。
同主族金属单质,从上到下(如碱金属)熔沸点降低。
一般来说,合金的熔沸点比其各成分金属的熔沸点低。
(2)金属导电性与电解质导电性的区别
金属导电的微粒是自由电子,电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子;前者导电过程中不生成新物质,为物理变化,后者导电过程中有新物质生成,为化学变化。因而,二者导电的本质不同。
考点4 晶体
1.晶体
(1)概念
内部粒子(原子、离子或分子)在空间呈现有规则重复排列,外观具有规则几何外形的固体物质。通常条件下,金属单质及其合金属于晶体。
(2)根据X射线衍射图,能推知晶体内部的微观结构。
2.金属晶体
(1)概念:金属晶体是金属原子通过金属键形成的晶体。
(2)金属晶体的成键粒子是金属阳离子和自由电子。成键粒子之间的相互作用是金属键。
考点5 晶胞
1.晶胞
(1)概念:能够反映晶体结构特征的基本重复单位。金属晶体是金属晶胞在空间连续重复延伸而形成的。
(2)研究晶体的结构只需重点研究其晶胞的结构。
2.晶胞的特点
(1)习惯采用的晶胞是平行六面体,其三条边的长度不一定相等,也不一定互相垂直。晶胞的形状和大小由具体晶体的结构所决定。
(2)整个晶体就是晶胞按其周期性在三维空间重复排列而成。每个晶胞上下左右前后无隙并置地排列着与其一样的无数晶胞,决定了晶胞的8个顶角、平行的面以及平行的棱完全相同。
3.确定晶胞中粒子数目——均摊法
(1)均摊法:
均摊是指每个结构单元(晶胞)平均拥有的粒子数目。在晶体中,一个粒子同时为n个结构单元(晶胞)所共有,那么对一个结构单元来讲,则该粒子只有属于这个晶胞。
平行六面体晶胞中,不同位置的粒子数目的计算方法如下:
(2)4种晶胞中所含原子数目的计算方法和配位数的确定方法:
晶体类型
晶体模型
原子数
配位数
简单立方
8×=1
6
体心立方
8×+1=2
8
面心立方
8×+6×=4
12
六方堆积
12×+2×+3=6
12
考点6 晶体的计算
1.晶胞密度的有关计算
假设某晶体的晶胞如右图所示:
以M表示该晶体的摩尔质量,NA表示阿伏加德罗常数,N表示一个晶胞中所含的微粒数,a表示晶胞的棱长,ρ表示晶体的密度,计算如下:
该晶胞的质量用密度表示:m=ρ·a3
用摩尔质量表示:m=M
则有:ρ·a3 =M ρ= 。
2.金属晶体模型结构分析
空间利用率=×100%。
将原子(离子)设想为一个球,依据1个晶胞内所含原子(离子)数目计算原子(离子)的体积,再确定晶胞的体积,即可计算晶胞的空间利用率。
(1)简