資源簡介

3.1金屬鍵 金屬晶體(第2課時)
一、核心素養發展目標
1.能借助模型說明常見金屬晶體中晶胞的構成及堆積方式；
2.掌握晶胞中原子數目的計算方法，提升三維想象思維能力。
二、教學重點及難點
重點 金屬晶體中晶胞的構成及堆積方式
難點 晶胞中原子數目的計算方法
三、教學方法
講授法、討論法
四、教學工具
PPT、視頻、晶胞模型
五、教學過程
【導入】自然界中許多固態物質都是晶體，它們有規則的幾何外形，如晶瑩的雪花、玲瓏剔透的石英、棱角分明的食鹽固體和許多礦石。通常條件下，大多數金屬單質也是晶體。
【展示】金屬銀、銅晶體。
一、金屬晶體
【講述】定義：金屬原子之間通過金屬鍵相互結合形成的晶體。
【展示】銅的晶體結構模型動畫。
【問】組成粒子是哪些？
【生】金屬陽離子和自由電子。
【講述】微粒間的作用力：金屬鍵
注意：
①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。
②在金屬晶體中，不存在單個分子或原子，金屬單質或合金(晶體鍺、灰錫除外)屬于金屬晶體。
③金屬晶體在受外力作用下,各層之間發生相對滑動,但金屬鍵并沒有被破壞。
【問】如何比較金屬晶體熔、沸點高低？有哪些規律？
【生】金屬陽離子半徑越小,所帶電荷越多,則金屬鍵越強,金屬的熔、沸點就越高,一般存在以下規律:
(1)同周期金屬單質(如Na、Mg、Al),從左到右熔、沸點逐漸升高。
(2)同主族金屬單質(如堿金屬),從上到下熔、沸點逐漸降低。
(3)合金的熔、沸點比其各成分金屬的熔、沸點低。
(4)金屬晶體熔點差別很大,如汞在常溫下為液體,熔點很低(-38.9 ℃),而鐵等金屬熔點很高(1535℃)。
【講述】在金屬晶體中，金屬原子如同半徑相等的小球一樣，彼此相切、緊密堆積成晶體。金屬晶體中金屬原子的緊密堆積是有一定規律的。
【展示】銅的晶胞模型
【講述】金屬晶體也是由能夠反映晶體結構特征的基本重復單位——晶胞在空間連續重復延伸而形成的。如同磚堆砌成墻一樣。
【展示】晶胞堆積成晶體、磚堆砌成墻圖片。
二、金屬晶體常見堆積方式
【講述】如果金屬原子在平面上（二維空間）緊密放置，可有兩種排列方式：非密置層、密置層。
【展示】展示非密置層、密置層圖片。
【講述】金屬晶體是金屬原子在三維空間按一定的規律堆積而成的。將密置層和非密置層按一定的方式在三維空間中堆積，就得到了金屬晶體的4種基本堆積方式：
簡單立方、體心立方、面心立方和六方。
【展示】四種堆積方式。
三、晶胞中粒子數的計算
【展示】位于頂點、面心、體心的三種原子在晶胞堆積時的動畫。
【問】不同位置的金屬原子各有多少屬于該晶胞？
【生】處在立方體頂點的金屬原子為8個晶胞共享,該原子的 1/8 屬于該晶胞。
處于立方體棱上的金屬原子為4個晶胞共享，該原子的 1/4屬于該晶胞。
處于立方體面上的金屬原子為2個晶胞共享，該原子的1/2屬于該晶胞。
處于立方體體心的金屬原子完全屬于該晶胞。
【展示】簡單立方堆積的分解圖片
【講述】只有金屬釙（Po）采用這種堆積方式。
【問】該晶胞中的原子個數如何計算？
【生】該晶胞中含有8個位于頂點的金屬原子，晶胞中的金屬原子數為
8× 1/8 =1
【展示】體心立方堆積的分解圖片
【講述】鈉、鉀、鉻、鉬、鎢等
【問】該晶胞中的原子個數如何計算？
【生】該晶胞中含有8個位于頂點和1個位于體心的金屬原子，晶胞中的金屬原子數為：
8× 1/8 +1=2
【展示】面心立方堆積的分解圖片
【講述】金、銀、銅、鉛等
【問】該晶胞中的原子個數如何計算？
【生】該晶胞中含有8個位于頂點和6個位于面心的金屬原子，晶胞中的金屬原子數為：
8×1/8 +6× 1/2 =4
【展示】六方堆積的分解圖片
【講述】鎂、鋅、鈦等
【問】思考：立方晶胞中的金屬原子數如何計算？
【展示】立方晶胞堆積動畫及位于各處的原子在堆積過程中分屬的晶胞數。
【生】處于六棱柱體心（內部）的金屬原子為1個晶胞所有，該原子全部屬于該晶胞；
處于六棱柱面心上的金屬原子為2個晶胞共享，該原子的1/2屬于該晶胞。
處于六棱柱水平棱邊上的金屬原子為4個晶胞共享，該原子的1/4屬于該晶胞；處于六棱柱豎直棱邊上的金屬原子為3個晶胞共享，該原子的1/3屬于該晶胞。
處于六棱柱頂點上的金屬原子為6個晶胞共享，該原子的1/6屬于該晶胞。
六方堆積該晶胞中含有12個位于頂點、2個位于面心和3個位于內部的金屬原子，晶胞中的金屬原子數為：
12× 1/6 +2× 1/2 +3=6
【課堂小結】師生一起回顧和總結。
一、金屬晶體
定義、注意事項及特征
二、金屬晶體常見堆積方式
二維：非密置層、密置層
三維：簡單立方、體心立方、面心立方和六方
三、晶胞中粒子數的計算
均攤法計算的應用
【課堂練習】
1. 下列敘述正確的是（ ）
A. 任何晶體中，若含有陽離子，就一定含有陰離子
B. 金屬晶體的形成是因為晶體中存在金屬離子間的相互作用
C. 價電子越多的金屬原子的金屬性越強
D. 含有金屬元素的離子不一定是陽離子
答案：D
2、金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式：簡單立方堆積、面心立方堆積和體心立方堆積，圖a、b、c分別代表這三種晶胞的結構。請回答下列問題：
（1）a、b、c三種晶胞內金屬原子數目之比為 。
（2）三種堆積方式的實質是金屬陽離子的堆積方式，那么自由電子有無確切的堆積方式？ （填“有”或“無”）。
（3）影響金屬晶體熔點的主要因素是 。
答案：1;4:2 無 金屬鍵的強弱

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