資源簡(jiǎn)介

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第2節(jié) 幾種簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)模型----金 屬 晶 體
【學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)目標(biāo)】
1.通過(guò)金屬晶體的模型探究，總結(jié)并對(duì)比金屬晶體的4種基本堆積模型。
2.通過(guò)深度思考,結(jié)合金屬晶體堆積模型，解釋金屬和合金的性能和特征。
3.通過(guò)探究和深度思考，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力和空間想象能力。
2. 金屬晶體是金屬原子通過(guò)( )形成的晶體。
3.“自由電子” 可以在整塊金屬中自由移動(dòng)，屬于整塊固體金屬；金屬鍵沒(méi)有( )性和( )性。
金屬鍵
閱讀課本94頁(yè)填空
1. 金屬陽(yáng)離子與“自由電子”之間的強(qiáng)的相互作用稱為（ ）。
金屬鍵
方向
飽和
金屬鍵的特征
金屬晶體能否看作等徑圓球的堆積？
一、認(rèn)識(shí)金屬晶體
思考:金是延展性最好的金屬之一，其延展性除
與金屬鍵有關(guān)外，還可能與什么相關(guān)呢？
緊密堆積
金屬原子堆積越緊密，體系能量越低，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。
在密堆積中,一個(gè)原子或離子周圍距離最近且相等的原子或離子的數(shù)目。
空間利用率
晶體的空間被微
粒占滿的體積百
分?jǐn)?shù)，可表示緊
密堆積的程度。
配位數(shù)
公式：空間利用率=原子的總體積/晶胞的總體積
晶體堆積理論基礎(chǔ)
二、金屬晶體原子堆積模型的探究
探究一：
等徑小球的一維（線）緊密堆積方式有幾種？
探究二：
等徑小球的二維（平面）堆積方式有幾種？
配位數(shù)？
配位數(shù)？
球?qū)η?br/>空隙大
球?qū)?br/>空隙小
非密置層
密置層
動(dòng)手試一試
后展示
更穩(wěn)定
動(dòng)手試一試
后展示
探究三：
非密置層在三維空間的堆積方式有哪些？
1.簡(jiǎn)單立方堆積
2.體心立方堆積
先將以非密置層排列的三組小球放在平面上，再在上方堆積一層非密置層，有幾種堆積方式？
思考：若原來(lái)的非密置層原子仍保持緊密接觸，立方體的中心能否容得下一個(gè)相同原子？
球?qū)η?br/>球?qū)?br/>動(dòng)手試一試后展示
1.簡(jiǎn)單立方堆積(釙）
簡(jiǎn)單立方晶胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 晶胞形狀
相切原子位置
配位數(shù)
每個(gè)晶胞均攤原子數(shù)
晶胞參數(shù)a與原 子半徑r的關(guān)系
空間利用率
立方體
a=2r
6
1個(gè)
同棱頂點(diǎn)兩原子相切
52％
動(dòng)手截取一個(gè)晶胞后展示
2. 體心立方堆積--鉀型
體心立方晶胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 晶胞形狀
相切原子位置
配位數(shù)
每個(gè)晶胞均攤原子數(shù)
晶胞參數(shù)a與原 子半徑r的關(guān)系
空間利用率
立方體
體對(duì)角線三原子相切
8
2個(gè)
68％

動(dòng)手截取一個(gè)晶胞后展示
B
A
B
A
A
B
A
B
C
A
C
A
A
B
C
探究四：
密置層之間的插空堆積的方式
(1)ABAB…堆積方式
(2) ABCABC…堆積方式
思考：1.A密置層6個(gè)空隙中能否堆積6個(gè)等大的小球？
動(dòng)手試一試
后展示成果
2.第三層有幾種最緊密的堆積方式？
俯視圖
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3.面心立方最密堆積—銅型
ABCABC…
面心立方晶胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 晶胞形狀
相切原子位置
配位數(shù)
每個(gè)晶胞均攤的原子數(shù)
晶胞參數(shù)a與原子 半徑r之間的關(guān)系
空間利用率
立方體
面對(duì)角線三原子相切
12
4個(gè)
74％
前視圖

展示自己的模型
前視圖
4、六方最密堆積—鎂型
ABAB…
俯視圖
1
2
3
4
5
6
平行六面體
六方晶胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 晶胞形狀
相切原子位置
配位數(shù)
每個(gè)晶胞均攤的原子數(shù)
空間利用率
三棱柱的中心四球相切
12
74％
2個(gè)
展示自己的模型
堆積類型 代表物質(zhì) 層類型 晶胞 相切原子 配位數(shù) 空間利用率
簡(jiǎn)單立方
體心立方
六方最密
面心最密
Po(釙)
非密置層
棱上2球
6
K Na Fe
非密置層
體對(duì)角線3球
8
Mg Zn Ti
密置層
三棱柱的中心
12
Cu Ag Au
密置層
面對(duì)角線3球
12
52%
68%
74%
74%
小結(jié)：金屬晶體 4 種堆積模型比較
學(xué)以致用：（2023湖南長(zhǎng)沙）La和Ni的合金是目前使用最廣泛的儲(chǔ)氫材料。某La-Ni合金由圖甲、圖乙兩個(gè)原子層交替緊密堆積而成。
下列說(shuō)法不正確的 ( )
A．該晶體可表示為L(zhǎng)aNi5
B．該晶體中1個(gè)La原子與18個(gè)Ni原子配位(La周圍的Ni原子數(shù))
C．圖丙是La和Ni的合金的晶胞圖
D．通過(guò)X射線衍射實(shí)驗(yàn)可確定該晶體的結(jié)構(gòu)
C
在鍛壓或錘打時(shí)密堆積層的金屬原子之間容易滑動(dòng)，這種滑動(dòng)不會(huì)破壞密堆積的排列方式，即各層之間始終保持著金屬鍵作用，因此金屬晶體雖然發(fā)生形變但不致斷裂，這就是金屬具有良好的延展性的原因。
此外，金屬晶體中原子的堆積方式也會(huì)影響金屬的性質(zhì)，如具有最密堆積結(jié)構(gòu)的金屬的延展性往往比具有其他結(jié)構(gòu)的金屬的延展性好。
1.請(qǐng)結(jié)合課本說(shuō)明晶體結(jié)構(gòu)對(duì)金的延展性有何影響？
面心立方最密堆積
三、從金屬晶體結(jié)構(gòu)的角度解釋金屬的物理性質(zhì)
深度思考
改變金屬原子堆積方式，能夠隨意變形自我修復(fù)的金屬機(jī)器人
電影《終結(jié)者》
合金的強(qiáng)度和硬度一般都比各成分金屬的大，這是因?yàn)橐环N金屬原子在其他金屬原子的晶體結(jié)構(gòu)中占據(jù)了一定位置，會(huì)造成金屬晶體結(jié)構(gòu)的變形，從而使得金屬晶體在發(fā)生錯(cuò)位時(shí)阻力上升、形變困難，導(dǎo)致強(qiáng)度、硬度增大。
2.合金的性能為什么比純金屬更優(yōu)越？
深度思考
1．金屬晶體的下列性質(zhì)中，不能用金屬晶體結(jié)構(gòu)加以解釋的是（ ）
A．易導(dǎo)電 B．易導(dǎo)熱
C．有延展性 D．易銹蝕
2．（2022·天津靜海）下列關(guān)于金屬及金屬鍵的說(shuō)法不正確的是（ ）
A．金屬鍵不具有方向性和飽和性
B．金屬鍵是金屬陽(yáng)離子與自由電子間的相互作用
C．金屬導(dǎo)電是因?yàn)樵谕饧与妶?chǎng)作用下產(chǎn)生自由電子
D．金屬受外力作用變形時(shí)，金屬陽(yáng)離子與自由電子間仍保持較強(qiáng)烈作用，因而具有延展性
學(xué)以致用
C
一、認(rèn)識(shí)金屬晶體
二、金屬晶體的堆積方式（☆）
三、從金屬晶體結(jié)構(gòu)的角度解釋金屬的物理性質(zhì)
自主總結(jié)

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