高中化学 第三章 晶体结构与性质 3-2 金属晶体的基本堆积模型和石墨晶体教学案 新人教版选修3-新人教版高二选修3化学教学案

第二课时 金属晶体的基本堆积模型和石墨晶体学习目标：1．能列举金属晶体的基本堆积模型，掌握金属晶体中原子堆积模型，空间利用率和配体数的简单计算。2．了解石墨晶体的结构。[知识回顾]金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起。[要点梳理]1．金属晶体的基本堆积模型(1)二维空间模型① 非密置层配位数为 4，如图所示：② 密置层配位数为 6，如图所示：(2)三维空间模型① 非密置层在三维空间堆积a．简单立方堆积相邻非密置层原子的原子核在同一条直线上的堆积，只有金属钋 (Po) 采用这种堆积方式，其空间利用率太低。b．体心立方堆积——钾型将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，并使非密置层的原子稍稍分离。其空间的利用率比简单立方堆积高，属于钾型的主要有碱金属等。② 密置层在三维空间堆积a．六方最密堆积——镁型如图所示，按 ABABABAB……的方式堆积。b．面心立方最密堆积——铜型如图所示，按 ABCABCABC……的方式堆积。2．石墨在石墨晶体中，同层的碳原子以 sp 2 杂化形成共价键，每一个碳原子以三个共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六边形的环，伸展成片层结构，因此对于同一层来说，它是原子晶体。在同一平面的碳原子还各剩下一个 p 轨道，它们相互重叠。电子比较自由，相当于金属中的自由电子，所以石墨能导热和导电，这正是金属晶体的特征。因此也归类于金属晶体。所以，石墨是原子晶体、金属晶体、分子晶体的一种混合型晶体。知识点一 金属晶体的基本堆积模型堆积模型典型代表空间利用率配位数晶胞非密置层简单立方堆积Po(钋)52%6体心立方堆积Na、K、Fe68%8密置层六方最密堆积Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆积Cu、Ag、Au74%12[问题探究]自己动手试一试以下三种堆积方式，体会一下它们的堆积方式相同吗？哪种空间利用率低？它们的配位数各是多少？[ 答 案 ] 不 相 同 。 甲 的 空 间 利 用 率 最 低 。 甲 、 乙 、 丙 、 丁 的 配 位 数 分 别 为6、8、12、12。由于金属键没有饱和性和方向性，金属原子能从各个方向互相靠近，从而导致金属晶体最常见的结构形成是堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间的形式。对于晶体结构的计算，要善于运用宏观的立体结构分析粒子的微观结构，利用立体几何的知识，...