金属晶体课件高二下学期化学人教版选择性必修2

第三节金属晶体与离子晶体第1课时

金属晶体

新课引入：美丽的金属晶体生活中的金属金属共同的物理性质有哪些？一、金属的物理性质

1.金属具有良好的导电性、导热性和延展性。2.熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。(1)同周期金属单质(如Na、Mg、Al)，从左到右熔、沸点逐渐升高。(2)同主族金属单质(如碱金属)，从上到下熔、沸点逐渐降低。(3)合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。(4)金属晶体熔点差别很大。1.定义：金属原子之间通过金属键相互结合形成的晶体，叫做金属晶体。2.金属晶体中的粒子及粒子间的相互作用：构成微粒金属晶体微粒间的作用力金属阳离子和电子金属键二.金属晶体注意：(1)在金属晶体中有阳离子，但没有阴离子，所以晶体中有阳离子不一定有

阴离子，但晶体中有阴离子时，一定有阳离子。(2)在金属晶体中，不存在单个分子或原子(3)金属单质或合金(晶体锗、灰锡除外)属于金属晶体。a.优良的导电性、导热性、延展性。b.熔、沸点：金属键越强，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。合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。(4)性质：三、金属键1.概念：金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用2.成键粒子：金属阳离子与自由电子3.特征

①自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子，而是在整块固态金属中自由移动

②金属键既没有方向性，也没有饱和性4.存在范围：存在于金属单质和合金中。

从金属原子上“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，从而把所有的金属原子维系在一起。金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。自由电子++++++++++++++++金属离子+5.成键本质：电子气理论【课堂练习1】下列关于金属键的叙述中，不正确的是（

）

A.金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用B.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性

C.金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性

D.构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动B熔点较低，硬度较小钨是熔点最高的金属铬是硬度最大的金属形成的金属键强弱不同！【思考讨论】下列金属性质出现的原因？对比锂、钠、镁、铝、钾的原子结构和熔沸点的数据，金属晶体的熔沸点与哪些因素有关？晶体离子半径/pm电荷数熔点/℃沸点/℃Li7611801340Na102197.72883Mg7226511107Al53.536602324K138163.65759规律：思考与讨论半径越小所带电荷数越多金属阳离子熔、沸点越高硬度越大金属键越强6.金属中金属键的影响因素金属键原子半径价电子数金属的物理性质决定金属光泽熔沸点延展性导电性导热性原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱，反之，金属键越强金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大。课堂练习3:正误判断(1)金属在常温下都是晶体()(2)金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用()(3)金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键被破坏()(4)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体的低()(5)金属晶体除了纯金属，还有大量的合金()(6)有机高分子化合物一定不能导电()(7)金属的电导率随温度的升高而降低()××××√×√课堂练习4:金属晶体的下列性质中,不能用金属晶体结构加以解释的是(

)A.易导电 B.易导热C.有延展性 D.易锈蚀D

课堂练习5:下列四种有关性质的描述，可能是金属晶体的是（）

A、有分子间作用力结合而成，熔点很低

B、固体或熔融态易导电，熔点较高

C、由共价键结合成网状晶体，熔点很高

D、固体不导电，熔融态也不导电，但溶于水后能导电B(1)延展性：

用“电子气理论”解释金属的物理性质外力(2)导热性：当金属某部分受热时，该区域的电子运动加剧，通过碰撞，电子将能量传递给金属原子或离子，这样能量从温度高的区域传递到温度低的区域，因此金属具有导热性。当金属受到外力作用时，晶体中的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，而且弥漫在金属之间的电子气可以起到类似轴承中滚珠间的润滑剂作用，所以大多数金属有良好的延展性。(3)导电性：【注意】

①金属晶体具有导电性，但能导电的物质不一定是金属。如石墨具有导电性，属于非金属。还有一大类能导电的有机高分子化合物（如聚乙炔），也不属于金属。

②金属导电的粒子是自由电子，导电过程是物理变化。而电解质溶液导电的粒子是自由移动的阴阳离子，导电过程是化学变化。外加电场

金属晶体内部到处移动的自由电子，在电场作用下，改作定向移动，

从而形成了电流。(4)金属光泽金属在粉末状态时，金属原子的取向杂乱，排列不规则，吸收可见光后不能再反射出来，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色自由电子可吸收所有频率的光，很快释放出去，绝大多数块状金属具有光泽。某些金属因易吸收某些频率光而呈特殊颜色。(5)金属材料形成合金以后性能为什么会改变？(6)高温下金属导电性减弱的原因电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞，所以金属的电导率随温度升高而降低的现象。当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变，所以金属材料形成合金以后性能发生改变四：金属晶体的结构

由于金属键没有饱和性和方向性，因此金属原子尽可能采取最紧密的堆积方式，使得金属晶体结构最稳定，能量最低。六方最密堆积面心立方最密堆积体心立方密堆积Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、PtLi、Na、K、Ba、W、FeMg、Zn、Ti1.等径圆球的堆积模型（1）、等径圆球的一维（线）堆积方式（2)、等径圆球的二维（面）堆积方式⑥①②③④⑤①②③④AB（两种）非密置层堆积密置层堆积球对球行列对齐配位数为4球对隙行列交错配位数为6紧密堆积：微粒之间的作用力（范德华力较大）使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有晶体的空间最小，即，空间利用率高。思考：三维立体空间的堆积应该以二维平面空间的堆积为基础，当二维空间为非密置层堆积，三维空间有几种堆积方式呢？

非紧密堆积：微粒之间的范德华力较小，结构中存在许多空隙，空间利用率较小。2、等径圆球三维空间的堆积方式（1）非密置层堆积形式①简单立方堆积

简单立方堆积的特征：第二层小球的球心正对着第一层小球的球心，空间利用率很低，只有金属钋（Po）是这种堆积方式，又称为钋型。简单立方晶胞（立方晶胞只有8个顶点有粒子）

◆晶胞内粒子数=1，边长2个原子相切，边长与半径关系：a=2r。◆配位数为6。123456◆晶胞空间利用率＝◆原子分数坐标：◆微粒间距：=52.3%①确定要观察的中心原子，先观察一个晶胞，再向空间延伸（上下、左右、前后）。②考虑是否重复计算。③可用替代法。②体心立方堆积

（立方晶胞只有8个顶点和体心有粒子）

体心立方晶胞体心立方堆积的特征：上层原子填入下层原子的凹穴中，空间利用率比简单立方堆积高，碱金属（Na、K等）和铁是这种堆积方式，又叫钾型。◆配位数

空间利用率

，

；◆体对角线上3原子

，相切8◆晶胞均摊所得的原子共____个。2较高

（2）密置层在三维空间的堆积：

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。AABBC（2）密置层在三维空间的堆积：

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。AABBC①面心立方堆积（ABCABC…堆积方式）123456123456ACBACBA前视图

第一层中心原子周围有6个空隙，第二层原子放置于第一层的1、3、5空隙内，第三层原子对准第一层2、4、6空隙内，依次重叠，每三层形成一个周期，这种紧密堆积叫面心立方最密堆积。除8个顶角有粒子外，平行六面体6个面的面心上均有1个粒子。面心立方晶胞空间利用率很高与六方最密晶胞空间利用率相等，Cu、Ag、Au等很多金属都采取此法堆积。也被称作铜型晶胞。◆配位数

（同层6个，上下层各3个）空间用率

，；◆面对角线上3原子

，；相切12◆晶胞均摊所得的原子共____个4高

◆面心立方的空间利用率==74%◆微粒间距：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，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。这种紧密堆积叫六方最密堆积。123