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第三章 晶體結構與性質
第3節 金屬晶體與離子晶體
第 1 課時 金屬晶體
高中化學人教版選擇性必修二
學習目標
電子氣理論解釋金屬晶體的物理特性
金屬鍵和金屬晶體
常見金屬晶體的結構
本節重點
新課導入
根據日常生活中的一些金屬制品，回顧所學知識，金屬有哪些物理通性？
想一想：金屬為什么會有這樣共同的性質？
任務一 金屬鍵
一、金屬鍵
1、電子氣理論
金屬原子最外層電子數較少，容易失去電子成為金屬離子。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，從而把所有的金屬原子維系在一起。
金屬晶體的電子氣理論示意圖
任務一 金屬鍵
金屬鍵既沒有方向性，也沒有飽和性。自由電子不是專屬于某個特定的金屬陽離子，而是在整塊固態金屬中自由移動。
金屬陽離子與自由電子之間的強烈的靜電作用。
一、金屬鍵
2、定義
3、特征
如何應用電子氣理論，
解釋金屬的物理通性？
任務一 金屬鍵
一、金屬鍵
4、用電子氣理論解釋金屬的物理性質------導學案P95
①金屬光澤和顏色
當可見光照射到金屬表面上時,固態金屬中的自由電子能夠吸收所有頻率的光并迅速釋放,使得金屬不透明并具有金屬光澤。
任務一 金屬鍵
一、金屬鍵
4、用電子氣理論解釋金屬的物理性質
②導電性以及金屬的電阻隨溫度升高而增大
金屬內部自由電子的運動不具有方向性,在外加電場的作用下,金屬晶體中的自由電子發生定向移動而形成電流。金屬晶體中除自由電子外的金屬陽離子在其位置附近振動，加熱時，金屬陽離子的振動加強，阻礙自由電子的運動，因而金屬的電阻隨溫度升高而增大。
外加電場
任務一 金屬鍵
一、金屬鍵
4、用電子氣理論解釋金屬的物理性質
③導熱性
當金屬中有溫度差時,不停運動著的自由電子通過自身與金屬陽離子之間的碰撞，將能量由高溫處傳向低溫處。
任務一 金屬鍵
一、金屬鍵
④延展性
4、用電子氣理論解釋金屬的物理性質
當金屬受到外力作用時,晶體中的各原子層就會發生相對滑動,但排列方式不變,金屬晶體中的化學鍵沒有被破壞。
當純金屬變為合金后，由于新加入的原子大小與原來的金屬原子不同，改變了金屬原子有規則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難，導致合金的硬度變大，延展性變差。
任務二 金屬晶體
二、金屬晶體
1、定義
金屬陽離子與自由電子通過金屬鍵形成的晶體。
2、常見的晶體類型
①金屬單質
——除鍺、灰錫為共價晶體，汞常溫下為液體，其余金屬單質都屬于金屬晶體
②合金
——碳鋼、錳鋼、不銹鋼、黃銅、青銅、白銅等
任務二 金屬晶體
二、金屬晶體
同為金屬晶體，為什么不同金屬熔點、硬度差距如此巨大？
Na 熔點97.8℃，硬度較小；
W 熔點最高的金屬(3410℃)，硬度很大；
Cr熔點1907℃，硬度最大的金屬
金屬晶體熔化和斷裂需要克服金屬鍵，不同的金屬晶體金屬鍵強弱不同。
任務二 金屬晶體
二、金屬晶體
金屬 Na Mg Al K Rb Cr
原子半徑/pm 186 160 143.1 196 248 124.9
熔點/℃ 97.5 650 660 63.25 38.89 1900
觀察下表，分析金屬鍵強弱的影響因素有哪些？
金屬原子價電子數越多，半徑越小，金屬鍵越強，金屬晶體的熔點越高，硬度越大。
3、金屬鍵強弱的影響因素
任務二 金屬晶體
二、金屬晶體
(1)金屬鍵具有方向性和飽和性。 (　　)(2)金屬鍵是金屬陽離子與自由電子間的強烈的相互作用。 (　　)(3)金屬導電是因為在外加電場作用下產生“自由電子”。 (　　)(4)在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子。 (　　)(5)金屬晶體的熔點一定比共價晶體的熔點高。 (　　)(6)金屬受外力作用時常發生變形而不易折斷,是由于金屬原子間有較強的作用。(　　)
【典型例題】
　　答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
（1）簡單立方密堆積（釙Po）
1
2
3
4
5
6
①晶胞內原子數
1
②配位數
6
（2）體心立方密堆積（Na、K、Ba、Fe等）
2
8
①晶胞內原子數
②配位數
三、常見金屬晶體的結構
任務三 常見金屬晶體的結構
③空間利用率
52%
③空間利用率
68%
4
12
三、常見金屬晶體的結構
（3）面心立方最密堆積（Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt）
①晶胞內原子數
②配位數
任務三 常見金屬晶體的結構
③空間利用率
74%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
6
12
三、常見金屬晶體的結構
（4）六方最密堆積（Mg、Zn、Ti）
①晶胞內原子數
②配位數
任務三 常見金屬晶體的結構
③空間利用率
74%
鐵的晶體有多種結構，其中兩種晶體的晶胞結構如下圖甲、乙所示(a cm、b cm分別為晶胞邊長)，下列說法正確的是（ ）
A.兩種鐵晶體中均存在金屬陽
離子和陰離子
B.乙晶體晶胞中所含有的鐵原
子數為14
C.甲、乙兩種晶胞中鐵原子的配位數之比為1∶2
D.甲、乙兩種鐵晶體的密度比為 b3 : 2a3
D
任務三 常見金屬晶體的結構
三、常見金屬晶體的結構
【典型例題】
課堂小結
通過本節課的學習，我掌握了以下知識點:
內容 獲得
金屬鍵
電子氣理論
金屬晶體
常見的金屬晶體結構

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