資源簡介

第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第二節(jié) 金屬晶體與離子晶體
第一課時 金屬晶體
【教材分析】
在學(xué)習(xí)了分子晶體、原子晶體之后，本節(jié)介紹了有關(guān)金屬晶體的知識，引導(dǎo)學(xué)生比較分子晶體、原子晶體在晶體結(jié)構(gòu)上的區(qū)別和性質(zhì)上的差異，從晶體結(jié)構(gòu)的微觀視角去解釋物質(zhì)的物理性質(zhì)。感受科學(xué)的魅力。
【課程目標(biāo)】
課程目標(biāo) 學(xué)科素養(yǎng)
1.借助金屬晶體等模型認識晶體的結(jié)構(gòu)特點。 2.知道金屬鍵的特點與金屬某些性質(zhì)的關(guān)系。 3.認識金屬晶體的物理性質(zhì)與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系。 宏觀辨識與微觀探析：能從微觀的視角來解釋金屬晶體的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性等宏觀性質(zhì)。
【教學(xué)重難點】
教學(xué)重點：金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點與性質(zhì)之間的關(guān)系
教學(xué)難點：金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點與性質(zhì)之間的關(guān)系
【教學(xué)過程】
【新課導(dǎo)入】
日常生活中我們一定見過很多金屬制品
【思考交流】
金屬有哪些共同的物理性質(zhì)？
【講解】
金屬具有金屬光澤、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性等
【學(xué)生活動】
觀看視頻
【講解】
金屬晶體
定義：金屬原子間通過金屬鍵相互結(jié)合形成的
組成微粒：金屬陽離子和自由電子
微粒間的作用力：金屬鍵
分類：金屬(除汞外)
【點撥】
①在金屬晶體中，不存在單個分子或原子，金屬單質(zhì)或合金(晶體鍺、灰錫除外)屬于金屬晶體。
②金屬晶體是一個“巨分子”。
【思考交流】
觀察視頻
金屬的結(jié)構(gòu)就好像很多硬球一層一層很緊密地堆積，每一個金屬原子的周圍有較多相同的原子圍繞著。金屬晶體中的原子是通過什么作用結(jié)合在一起的？
【講解】
二、金屬鍵
1.定義：在金屬單質(zhì)晶體中原子之間以金屬陽離子與自由電子之間強烈的相互作用。
2.成鍵粒子：金屬陽離子和自由電子。
3.成鍵條件：金屬單質(zhì)或合金。
4.成鍵本質(zhì)
電子氣理論：金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子共用，從而把所有金屬原子維系在一起，形成像共價晶體一樣的“巨分子”。
5.金屬鍵的特征
金屬鍵無方向性和飽和性。
【學(xué)生活動】
金屬鈉的熔點較低、硬度較小，鎢是熔點最高的金屬、鉻是硬度最大的金屬， 解釋Na、Mg、Al的熔點依次升高、硬度依次增大的原因。解釋原因。
【講解】
Na、Mg、Al的熔點依次升高、硬度依次增大的原因Na+、Mg2+、Al3+電荷數(shù)依次增大，半徑依次減小，金屬鍵依次增強。
【小結(jié)】
常溫下，絕大多數(shù)金屬單質(zhì)和合金都是金屬晶體，但汞除外，因汞在常溫下呈液態(tài)。
金屬晶體的熔沸點差別較大。
影響金屬晶體的熔沸點因素
金屬陽離子半徑越小，所帶電荷數(shù)越多，金屬鍵越強，熔沸點越高，硬度越大。
【學(xué)生活動】
有陽離子一定有陰離子？若有陰離子，一定存在陽離子？
【講解】
在金屬晶體中有陽離子，但沒有陰離子，所以，晶體中有陽離子不一定有陰離子，若有陰離子，則一定有陽離子。
【學(xué)生活動】
如何用電子氣理論解釋金屬的通性？
【展示】
用多媒體課件展示金屬晶體的電子氣理論示意圖。
【講解】
電子氣理論解釋金屬的物理性質(zhì)
(1)金屬導(dǎo)電性的解釋
在金屬晶體中，充滿著帶負電的“電子氣”（自由電子），這些電子氣的運動是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下，自由電子定向運動形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。不同的金屬導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最強的三中金屬是：Ag、Cu、Al。
電子氣中的自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞解釋金屬的電導(dǎo)率隨溫度升高而下降。
(2)金屬導(dǎo)熱性的解釋
自由電子移運動時與金屬離子相互碰撞，在碰撞過程中發(fā)生能量交換。
當(dāng)金屬的某一部分受熱時，從區(qū)域獲得能量的電子會向別處運動并發(fā)生碰撞，將能量從溫度高的區(qū)域傳遞到溫度低的區(qū)域，最后使整塊金屬的溫度趨于一致。金屬的導(dǎo)熱性可以解釋生活中常見的些現(xiàn)象。
比如，在冬天我們感覺金屬制品比木制品更涼，原因是當(dāng)人接觸到金屬時，金屬很快將人體的熱量傳遞出去，因為木制品不易導(dǎo)熱所以當(dāng)人接觸到木制品時，身體的熱量不易散失。
(3)金屬延展性的解釋
當(dāng)金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層就會發(fā)生回相對滑動，但排列方式不變，金屬離子與自由電子形成的電子氣沒有破壞，彌散在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，所以金屬有良好的延展性。
(4)有金屬光澤的解釋
金屬晶體內(nèi)部存在自由電子，當(dāng)光線投射到金屬表面時，自由電子吸收可見光，然后又把各種波長的光大部分再反射出來,這就使絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)銀灰色或銀白色光澤。
而金屬在粉末狀態(tài)時，金屬原子的取向雜亂，排列不規(guī)則，吸收可見光后不能再反射出來，所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色
【拓展延伸】
金屬之最
【課堂練習(xí)】
1、下列關(guān)于金屬的敘述中,不正確的是( )
A.金屬鍵是金屬陽離子和“自由電子”這兩種帶異性電荷的微粒間的強烈相互作用,其實質(zhì)也是一種靜電作用
B.金屬鍵可以看作是許多原子共用許多電子所形成的強烈的相互作用,所以與共價鍵類似也有方向性和飽和性
C.金屬鍵是帶異性電荷的金屬陽離子和“自由電子”間的相互作用,故金屬鍵無飽和性和方向性
D.構(gòu)成金屬的“自由電子”在整個金屬內(nèi)部的三維空間中做自由運動
【課堂小結(jié)】
三種晶體類型與性質(zhì)的比較
晶體類型 原子晶體 分子晶體 金屬晶體
構(gòu)成晶體的粒子 原子 分子 金屬陽離子和自由電子
作用力 共價鍵 分子間作用力(范德華力和氫鍵) 金屬鍵
確定作用力強弱的一般判斷方法 鍵長(原子半徑) 組成和結(jié)構(gòu)相似、無氫鍵時，比較相對分子質(zhì)量 原子半徑、價電子數(shù)
物 理 性 質(zhì) 熔沸點 高 低 差別較大(汞常溫下呈液態(tài)，鎢熔點為3 410 ℃)
硬度 大 較小 差別較大
導(dǎo)電性 不導(dǎo)電(個別為半導(dǎo)體) 不導(dǎo)電(部分溶于水發(fā)生電離后導(dǎo)電) 導(dǎo)電
實例 金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅 Ar、S等 Au、Fe、Cu、鋼鐵等

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