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專(zhuān)題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)
第一單元 金屬鍵 金屬晶體
你能歸納出金屬的物理性質(zhì)嗎 你知道金屬為什么具有這些物理性質(zhì)嗎？
金屬通常都具有金屬光澤，有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和延展性。
在金屬晶體中，原子間以金屬鍵相互結(jié)合。
1.能描述金屬晶體中金屬鍵的成鍵特征，能用金屬鍵理論解釋金屬的典型性質(zhì)。
2.能借助模型說(shuō)明常見(jiàn)金屬晶體中晶胞的構(gòu)成。
3.能舉例說(shuō)明合金的優(yōu)越性能。
1.運(yùn)用“宏微結(jié)合”的化學(xué)觀、認(rèn)識(shí)晶體的分類(lèi)依據(jù)、構(gòu)成粒子及粒子間的相互作用等。（宏觀辨識(shí)與微觀探析）
2.通過(guò)建立模型解決金屬晶體的相關(guān)問(wèn)題。（證據(jù)推理與模型認(rèn)知）
體會(huì)課堂探究的樂(lè)趣，
汲取新知識(shí)的營(yíng)養(yǎng)，
讓我們一起 吧！
進(jìn)
走
課
堂
金屬共同的物理性質(zhì)
（1）具有金屬光澤，一般不透明
（2）具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性
（3）具有較好的延展性
一般是銀白色。Cu紫紅色、Au金黃色
金屬鍵
（1）組成粒子：
金屬陽(yáng)離子和自由電子
（2）粒子間的作用力：
金屬陽(yáng)離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用
（3）金屬鍵：
通過(guò)金屬鍵作用形成的單質(zhì)晶體
金屬鍵
（4）金屬晶體：
金屬鍵既沒(méi)有方向性，也沒(méi)有飽和性
金屬單質(zhì)和合金都屬于金屬晶體
1.金屬的導(dǎo)電性
通常情況下金屬晶體內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)是自由流動(dòng)的，但在外加電場(chǎng)的作用下會(huì)定向移動(dòng)形成電流,所以金屬具有導(dǎo)電性。
外加電場(chǎng)
2.金屬的導(dǎo)熱性
金屬受熱時(shí)，自由電子與金屬離子（金屬原子）的碰撞頻率增加，自由電子把能量傳給金屬離子（或金屬原子）從而把能量從溫度高的區(qū)域傳到溫度低得區(qū)域。
3.金屬的延展性
由于金屬鍵沒(méi)有方向性，在外力作用下，金屬原子之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)以后，各層金屬原子仍可保持這種相互作用，發(fā)生形變也不易斷裂。
外力
金屬中的自由電子容易可見(jiàn)光的能量躍遷到較高能級(jí)，在返回原能級(jí)時(shí)以光的形式放出能量。鐵、鎂能吸收各種波長(zhǎng)的可見(jiàn)光，吸收后又把它們幾乎全部反射出去，所以呈鋼灰色或銀白色金屬光澤。金屬對(duì)某些波長(zhǎng)的光吸收程度較大，該金屬就呈現(xiàn)與其對(duì)應(yīng)的某種顏色。
金屬晶體具有金屬光澤
金屬粉末往往沒(méi)有金屬光澤，這是因?yàn)樵诜勰顣r(shí)，金屬的晶面分布在各個(gè)方向，非常雜亂，晶格排列不規(guī)則，吸收可見(jiàn)光后輻射不出去，所以失去光澤。
【拓展視野】
金屬 Na Mg Al Cr
原子外圍電子排布 3s1 3s2 3s23p1 3d54s1
原子半徑/pm 186 160 143.1 124.9
原子化熱/kJ·mol-1 108.4 146.4 326.4 397.5
熔點(diǎn)/℃ 97.5 650 660 1900
部分金屬的原子半徑、原子化熱和熔點(diǎn)
（1）金屬元素的原子半徑
（2）單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目
一般而言：
金屬元素的原子半徑越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目越多，金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的硬度越大，熔、沸點(diǎn)越高。
影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素：
【交流討論】
1.晶體
通過(guò)結(jié)晶過(guò)程形成的具有規(guī)則幾何外形的固體叫晶體。
通常情況下，大多數(shù)金屬單質(zhì)及其合金也是晶體。
2.晶胞
晶體中能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重復(fù)單位。
3.配位數(shù)：晶體中一個(gè)原子周?chē)嚯x相等且最近的原子數(shù)目叫
配位數(shù)。
二維平面上金屬原子緊密排列的兩種方式
非密置層放置
密置層放置
1
1
2
2
3
3
4
4
5
6
配位數(shù)：4
配位數(shù)：6
金屬晶體的原子在三維空間堆積模型
（1）簡(jiǎn)單立方堆積（只有金屬釙Po采用）
非密置層在三維空間的“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”堆積
配位數(shù)：6
（2）體心立方堆積－－－鉀型（Na、K、Fe）
非密置層在三維空間的“點(diǎn)對(duì)穴”堆積
配位數(shù)：8
晶胞中平均分配的原子數(shù)：2
（1）ABAB…堆積方式
—— 六方最密堆積（Mg、Zn、Ti）
三維空間里密置層的金屬原子的堆積方式
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12
六方最密堆積配位數(shù)：
1
2
3
4
5
6
同層 6，上下層各 3
A B C
（2）ABCABC…堆積方式
—— 面心立方最密堆積（Au、Ag、Cu、Pb）
三維空間里密置層的金屬原子的堆積方式
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12
面心立方最密堆積配位數(shù)：
同層 6，上下層各 3
A B C
1. 晶胞中原子數(shù)目的計(jì)算（均攤法）
頂角
棱上
面上
內(nèi)部
頂點(diǎn)占1/8
棱上占1/4
面上占1/2
體內(nèi)占1
8×1/8 = 1
8×1/8 + 1 = 2
12×1/6+2×1/2 + 3 = 6
8×1/8 + 6×1/2 = 4
2. 晶體空間利用率的計(jì)算
晶體空間利用率=
晶胞中微?？傮w積
晶胞體積
①簡(jiǎn)單立方堆積
邊長(zhǎng)a
半徑r
a=2r
空間利用率=
=52.3%
②體心立方堆積
邊長(zhǎng)a
4r
空間利用率=
體對(duì)角線
③六方堆積空間利用率
a
h
a=2r
h=
正六邊形的面積s=
6
六方堆積的空間利用率=
=74%
面心立方的空間利用率為
=74%
④面心立方堆積空間利用率
邊長(zhǎng)a
4r
3. 金屬晶體密度的計(jì)算
晶體密度的計(jì)算步驟：
①先確定一個(gè)晶胞中微粒個(gè)數(shù)N（均攤法）
②再確定一個(gè)晶胞中微粒的總質(zhì)量
③最后求晶胞的密度
簡(jiǎn)單立方堆積 體心立方堆積 面心立方堆積
晶胞類(lèi)型
邊長(zhǎng)a與微粒半徑r的關(guān)系
晶胞中微粒數(shù) 1 2 4
晶胞密度ρ
合金
（1）定義：把兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金。
（2）合金的特性
①合金的熔點(diǎn)比其成分中金屬低。(介于兩種成分金屬的熔點(diǎn)之間；)
②具有比各成分金屬更好的硬度、強(qiáng)度和機(jī)械加工性能。
金屬晶體
金屬鍵
組成粒子
粒子間的作用
概念
物理特性
導(dǎo)電性
導(dǎo)熱性
延展性
晶體的堆積方式
簡(jiǎn)單立方堆積
體心立方堆積
六方最密堆積
面心立方最密堆積
合金
1.下列生活中的問(wèn)題，不能用金屬鍵知識(shí)解釋的是（ ）
A. 用鐵制品做炊具
B. 用金屬鋁制成導(dǎo)線
C. 用鉑金做首飾
D. 鐵易生銹
D
2.下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯(cuò)誤的是 （ ）
A.金屬鍵不同于共價(jià)鍵，沒(méi)有飽和性和方向性
B.金屬鍵中的電子屬于整塊金屬，具有流動(dòng)性
C.金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電吸引作用
D.金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性都與金屬鍵有關(guān)
C
3.最近發(fā)現(xiàn),只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體竟然也具有超導(dǎo)性。鑒于這三種元素都是常見(jiàn)元素,從而引起廣泛關(guān)注。該新型超導(dǎo)材料的一個(gè)晶胞如圖所示,則該晶體的化學(xué)式為（ ）
A.Mg2CNi3 B.MgC2Ni
C.MgCNi2 D.MgCNi3
D
【解析】根據(jù)該晶體的結(jié)構(gòu)知該晶胞內(nèi)Mg原子數(shù)為8× =1,C原子數(shù)為1,
Ni原子數(shù)為6× =3,所以該晶體的化學(xué)式為MgCNi3。
4.銅與金可形成兩種有序的金屬互化物,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（ ）
A.圖Ⅰ、Ⅱ中物質(zhì)的化學(xué)式相同
B.圖Ⅱ中物質(zhì)的化學(xué)式為CuAu3
C.圖Ⅱ中與每個(gè)銅原子緊鄰的銅原子有3個(gè)
D.設(shè)圖Ⅰ中晶胞的棱長(zhǎng)為acm,則圖Ⅰ中合金的密度為 g·cm-3(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)
B
5.在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域中,有一種化合物叫鈣鈦礦,其晶體結(jié)構(gòu)中有代表性的最小單位結(jié)構(gòu)如圖所示。試回答:
(1)在該晶體中,每個(gè)鈦離子周?chē)c它最近且距離相等的鈦離子有___個(gè)。
(2)在該晶體中,氧、鈣、鈦的離子個(gè)數(shù)比是________。
3∶1∶1
6

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