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(共24張PPT)
第三章　晶體結構與性質
第三節　金屬晶體與離子晶體
第一課時　金屬鍵與金屬晶體
[學業要求]　1.知道金屬晶體的結構特點，能辨識常見的金屬晶體，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質。2.能借助金屬晶體模型說明金屬晶體中的粒子及粒子間的相互作用。
［學業要求］
新課導入
金屬有哪些物理通性呢 金屬為什么具有這些物理通性呢
學生自主學習
XUE SHENG ZI ZHU XUE XI
閱讀課本86-87頁完成下列填空
價電子
電子氣
金屬原子
電子氣理論
自由電子
課堂互動探究
KE TANG HU DONG TAN JIU
1.電子氣
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”，被所有原子所共有，從而把所有金屬原子維系在一起，這一理論稱為“電子氣理論”
2.金屬鍵
概念：金屬離子和自由電子之間的強烈的相互作用
成鍵微粒：金屬陽離子、自由電子
成鍵本質：金屬陽離子與自由電子之間的強烈的靜電作用
特征：無方向性和飽和性，成鍵電子可以在金屬中自由流動
定義：金屬原子之間通過金屬鍵相互結合形成的晶體
構成粒子：金屬陽離子和自由電子
微粒間的作用力：金屬鍵
在金屬晶體中只有陽離子，沒有陰離子
(2) 在金屬晶體中，不存在單個分子或原子
3.金屬晶體
注：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。金屬晶體是一種“巨分子”
1．對金屬晶體的組成、性質的正確理解
(1)金屬單質和合金都屬于金屬晶體。
(2)金屬晶體中含有金屬陽離子，但沒有陰離子。
(3)金屬導電的微粒是自由電子，電解質溶液導電的微粒是自由移動的陽離子和陰離子；前者導電過程中不生成新物質，為物理變化，后者導電過程中有新物質生成，為化學變化。因而，兩者導電的本質不同。
金屬晶體中還有大量的合金。大多數合金是以一種金屬為主要組成。
4.合金
金屬在形成合金時是向金屬晶體中摻入不同的金屬或非金屬，就像滾珠之間摻入了細小而堅硬的砂土或碎石一樣，會使金屬的延展性、硬度等性能發生改變。
5.金屬晶體的性質
延展性
導電性
外加電場的作用下“電子氣”就會發生定向移動，從而形成電流。
電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用
導電性最強的三種金屬是：Ag、Cu、Al。
導熱性
為什么冬天我們感覺金屬制品比木制品更涼？
5.金屬晶體的結性質
易錯警示
(1)有金屬光澤的單質不一定是金屬單質，如晶體硅、晶體碘也有金屬光澤。
(2)金屬晶體有導電性，但能導電的物質不一定是金屬，如石墨、硅、能導電的有機高分子等。
(3)溫度升高，金屬陽離子的振動頻率和自由電子的無序運動增強，金屬導電能力減弱；電解質溶液中，陰、陽離子隨溶液溫度升高，運動速率加快，導電能力增強。
金屬 Li Na K Rb
原子外圍電子排布 2s1 3s1 4s1 5s1
原子半徑/pm 152 186 227 248
熔點/℃ 180.5 97.8 63.3 39.3
5.金屬晶體的性質
Mg Al Cr
3s2 3s23p1 3d54s1
160 143.1 124.9
650 660 1900
請看下表，從同主族和同周期的角度分別分析金屬鍵的強度
小結：金屬晶體熔、沸點的比較
金屬晶體熔點變化差別較大。如汞在常溫下是液體，熔點很低(－38.9 ℃)，而鐵(1535 ℃)等金屬熔點很高。這是由于金屬陽離子與自由電子的靜電作用(金屬鍵)不同而造成的差別。
金屬晶體的熔、沸點高低和金屬鍵的強弱有關。金屬原子價電子數越多，離子半徑越小，金屬離子與自由電子的作用力就越強，晶體的熔、沸點就越高，反之越低。
例如：元素周期表中堿金屬單質的熔、沸點從上到下逐漸降低——價電子數相同，離子半徑逐漸增大。
[練1]　下列關于金屬鍵的敘述中，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，其實質與離子鍵類似，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.構成金屬鍵的自由電子在整個金屬內部的三維空間中做自由運動
答案
解析　從基本構成微粒的性質看，金屬鍵與離子鍵的實質類似，都屬于靜電作用，特征都是無方向性和飽和性；自由電子是由金屬原子提供的，并且在整個金屬內部的三維空間內運動，為整個金屬的所有陽離子所共有，從這個角度看，金屬鍵與共價鍵有類似之處，但兩者又有明顯的不同，如金屬鍵無方向性和飽和性。
解析
[練2]　要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體的熔、沸點高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強弱，而金屬鍵的強弱與金屬陽離子所帶電荷數的多少及金屬陽離子半徑大小有關。由此判斷下列說法正確的是(　　)
A．金屬鎂的熔點高于金屬鋁
B．堿金屬單質的熔、沸點從Li到Cs是逐漸增大的
C．金屬鎂的硬度小于金屬鈣
D．金屬鋁的硬度大于金屬鈉
答案
解析　影響金屬晶體熔、沸點和硬度的主要因素是金屬鍵。鎂離子比鋁離子的半徑大且鎂離子所帶的電荷數少，所以金屬鎂比金屬鋁的金屬鍵弱，其熔、沸點比金屬鋁小；從Li到Cs，金屬離子的半徑是逐漸增大的，金屬陽離子所帶電荷數相同，金屬鍵逐漸減弱，熔、沸點逐漸減小；鎂離子的半徑比鈣離子的小，鎂離子、鈣離子所帶電荷數相同，金屬鎂比金屬鈣的金屬鍵強，所以金屬鎂的硬度比金屬鈣大；鋁離子的半徑比鈉離子的小且鋁離子所帶電荷數比鈉離子的多，金屬鋁比金屬鈉的金屬鍵強，所以金屬鋁的硬度比金屬鈉大。
解析
[練3]　下列關于金屬性質和原因的描述不正確的是(　　)
A．金屬一般具有銀白色光澤，是物理性質，與金屬鍵沒有關系
B．金屬具有良好的導電性，是因為金屬晶體中共享了金屬原子的價電子，形成了“電子氣”，在外電場的作用下自由電子定向移動便形成了電流
C．金屬具有良好的導熱性能，是因為自由電子通過與金屬原子發生碰撞，傳遞了能量
D．Na、Mg、Al的沸點依次升高，是因為半徑依次減小，價電子數依次增多
答案
解析　金屬中的自由電子吸收了可見光，又把各種波長的光大部分反射出來，因而金屬一般顯銀白色光澤。
解析

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