資源簡介

(共24張PPT)
3.3.1 金屬晶體
核心素養目標
宏觀辨識與微觀探析
學生能夠從宏觀角度認識金屬晶體的共性，如金屬光澤、導電性、導熱性和延展性等。并能深入到微觀層面，理解金屬晶體中金屬陽離子與自由電子通過金屬鍵相互作用形成的獨特結構，建立起宏觀性質與微觀結構之間的緊密聯系。
證據推理與模型認知
基于金屬晶體的實驗數據、物理性質表現以及相關的理論知識等證據，推理出金屬晶體的結構特點與性質規律。
科學態度與社會責任
認識到金屬晶體在現代社會各個領域的廣泛應用，如金屬材料在建筑、航空航天、電子等行業的重要作用。培養學生嚴謹的科學態度，在研究金屬晶體的過程中尊重實驗事實和數據。
學習重難點
重點
1.金屬晶體的概念和結構特點。
2.金屬晶體的性質及其與結構的關系。
難點
1.金屬晶體結構模型的理解與應用。
2.金屬鍵的本質及對金屬晶體性質的影響機制。
課前導入
我們每天都會接觸到各種各樣的金屬制品，你們有沒有想過為什么金屬可以用來制作電線，能夠導電？
為什么鐵鍋可以用來炒菜，具有良好的導熱性？
還有金銀首飾為什么會有璀璨的光澤呢？
金屬鍵
PART 01
1.金屬鍵
通過前面對于分子晶體與離子晶體的學習，我們可以總結研究晶體的一般思路為
構成的微粒
微粒間相互作用
晶體類型
物質的類型
？
金屬原子
金屬晶體
導電、導熱
、延展性等
金屬原子之間的相互作用究竟是什么呢？
1.金屬鍵
通過視頻我們不難發現：
金屬晶體是由金屬原子構成的，它們的結構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。同時構成金屬原子的微粒有金屬陽離子和“到處亂竄”的電子。在金屬晶體中，原子之間以金屬鍵相互結合。
1.金屬鍵
描述金屬鍵本質的最簡單理論是“電子氣理論”
由于金屬原子的最外層電子數較少，容易失去電子成為金屬離子，金屬脫落下來的價電子幾乎均勻分布在整個晶體中，像遍布整塊金屬的“電子氣”，從而把所有金屬原子維系在一起。這些電子又稱為自由電子。
1.金屬鍵
金屬鍵的強度差別很大，例如金屬鈉的熔點較低、硬度較小，而鎢是熔點最高的金屬，鉻是硬度最大的金屬。
不同的金屬其構成原子不同，原子間所形成的金屬鍵強弱不同，故物質的物理性質差別很大。
影響金屬鍵強弱的因素
金屬元素的原子半徑
金屬原子價層電子數
一般而言，金屬元素的原子半徑越小，金屬鍵越強
一般而言，金屬原子的價層電子數越多，金屬鍵越強
金屬晶體
PART 02
1.金屬晶體
定義：金屬原子之間通過金屬鍵相互結合形成的晶體，叫做金屬晶體。
特點：
①構成金屬晶體的微粒是金屬陽離子和自由電子；
②金屬晶體中金屬陽離子被自由電子所包圍；
③金屬晶體中，不存在單個分子。
包括金屬單質或合金的晶體（晶體鍺、灰錫除外）
與共價晶體一樣，是一種“巨分子”。
物理性質：
①金屬晶體的熔、沸點的高低和硬度的大小與金屬鍵的強弱有關。金屬鍵越強，金屬晶體的熔、沸點越高，硬度越大。
2.金屬晶體的性質
金屬晶體的熔沸點規律：
①同周期的主族金屬元素，從左到右，金屬原子的半徑逐漸減小，價層電子數逐漸增加，所以金屬鍵逐漸增強，金屬晶體的熔、沸點逐漸升高；
②同主族的金屬元素，從上到下，金屬原子的價層電子數相同，原子半徑逐漸增大，所以金屬鍵逐漸減弱，金屬晶體的熔、沸點逐漸降低；
對比鋰、鈉、鎂、鋁、鉀的原子結構和熔沸點的數據，晶體的熔沸點與哪些因素有關？
晶體 離子半徑/pm 電荷數 熔點/℃ 沸點/℃
Li 76 1 180 1340
Na 102 1 97.72 883
Mg 72 2 651 1107
Al 53.5 3 660 2324
K 138 1 63.65 759
3.用電子氣理論解釋金屬材料的有關性質
通性一：金屬的導電性以及金屬的電阻隨溫度升高而增大
金屬晶體中，自由電子在外加電場作用下，發生定向移動，形成電流，使金屬具有良好的導電性，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。
3.用電子氣理論解釋金屬材料的有關性質
通性二：金屬的導熱性
金屬晶體中，自由電子在運動中不斷地與金屬陽離子碰撞，從而發生能量交換，當金屬晶體的一端受熱，加強了該端的金屬陽離子的振動，自由電子將熱能迅速地傳遞到另一端，使金屬整體的溫度很快的升高，所以金屬有很好的導熱性。
金屬離子
自由電子
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
3.用電子氣理論解釋金屬材料的有關性質
通性三：金屬的延展性
金屬晶體中，由于自由電子的“膠合”作用，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，但不會改變原來的排列方式，而且彌漫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。
3.用電子氣理論解釋金屬材料的有關性質
金箔是用黃金錘成的薄片。黃金由于具有良好的延展性和可塑性，一兩(31.25克)純金可錘成萬分之一毫米厚、面積為16.2平方米的金箔。即一克黃金可以打制成約0.5平方米（3米長，20厘米寬）的純金箔，厚度為0.12μm。
金箔標準規格為9.33×9.33cm，其它常用規格格還有8×8cm，10.9×10.9cm，4.5×1.5cm，2.75×2.75cm。最早發現制作金箔的是古埃及尼羅河流域，在中國金箔是中華民族傳統的工藝品，源于東晉，成熟于南朝，流行于宋、齊、梁、陳，南京是中國金箔的發源地。如今南京是世界最大的金箔生產中心。2006年5月，南京金箔鍛制技藝被國務院列為第一批國家級非物質文化遺產名錄。
3.用電子氣理論解釋金屬材料的有關性質
通性四：有金屬光澤
金屬晶體內部存在自由電子，當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，這就使絕大多數金屬呈現銀灰色或銀白色光澤。而金屬在粉末狀態時，金屬原子的取向雜亂，排列不規則，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。
4.合金
常將兩種或兩種以上的金屬元素或以金屬為基添加其他非金屬元素通過合金化工藝(熔煉、機械合金化、燒結、氣相沉積等等)而形成的具有金屬特性的金屬材料叫做合金。
根據合金元素的半徑大小，合金元素原子（或離子）可以替代金屬晶體中的離子或填充間隙，從而阻礙金屬晶體層間的相對滑動。因此，合金的硬度一般強于純金屬；而純金屬的延展性則強于合金。
銅晶體
銅鋅合金
摻雜鋅
機械性能好
硬度大、強度大
隨堂訓練
1．下列有關金屬鍵的敘述錯誤的是(　　)
A．金屬鍵很強，金屬鍵屬于化學鍵
B．金屬鍵的成鍵微粒是金屬陽離子和自由電子
C．金屬鍵中的自由電子屬于整塊金屬
D．金屬鍵是一種電性吸引作用
D
隨堂訓練
2．下列說法不正確的是（ ）
A．溫度越高，金屬的導電性越好
B．鎂晶體中一個Mg2+與周圍電子都在強烈的相互作用
C．在金屬晶體發生形變時，其內部金屬離子與“自由電子”之間的相互作用仍然存在
D．一種晶體固態時能導電，一定是金屬晶體
D
隨堂訓練
3．金屬晶體具有延展性的原因（ ）
A．金屬鍵很微弱
B．金屬鍵沒有飽和性
C．金屬陽離子之間存在斥力
D．密堆積層的陽離子容易滑動，但不會破壞密堆積的排列方式，也不會破壞金屬鍵
D
隨堂訓練
4．下列對于金屬熔、沸點的高低判斷正確的是(　　)
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是逐漸升高的
C．金屬鎂的硬度小于金屬鈣
D．金屬鋁的硬度大于金屬鈉
D
隨堂訓練
5．鐵鎂合金的晶胞結構如圖所示，請計算晶胞中含有的Fe、Mg原子個數分別為（ ）
A．4 4 B．4 8 C．14 4 D．14 8
B
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