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第三章
第3节 金属晶体和离子晶体
物质的结构
和性质
第1课时 金属晶体
学习目标
1.了解分子晶体的结构特点
2.能借助分子晶体模型说明分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用，以及范德华力与氢键对分子晶体结构与性质的影响。
复习回顾
通过前面对于分子晶体与离子晶体的学习，我们可以总结研究晶体的一般思路为
根据这个思路，你能预测金属晶体的构成微粒和相互作用吗？
构成的微粒
微粒间相互作用
晶体类型
物质的性质
通过视频我们不难发现：
金属晶体是由金属原子构成的，它们的结构就好像很多硬球一层一层很紧密地堆积，每一个金属原子的周围有较多相同的原子围绕着。
那么金属原子又是如何“粘结”在一起的呢？
“电子气”理论
“电子气”理论
由于金属原子的最外层电子数较少,容易失去电子成为金属离子,金属原子释放出的价电子不专门属于某个特定的金属离子,而为许多金属离子所共有,并在整个金属中自由运动,这些电子又称为自由电子。金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属原子维系在一起 成键本质
01
分子晶体
金属单质和合金在常温下大多是晶体（除汞外），统称为金属晶体，金属原子间通过金属键相互结合形成。
金属晶体
铁艺大门
黄铜烟斗
银饰手镯
黄金树
01
分子晶体
金属键
金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用叫做金属键。
成键粒子：
金属阳离子和自由电子（没有阴离子）。
成键本质：
电子气理论：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有金属原子维系在一起，形成像共价晶体一样的“巨分子”。
特征：
价电子均匀的分布在整个晶体中，无方向性和饱和性
那么金属键的强弱取决于哪些因素呢？
金属键强弱判断
金属键的强弱取决于金属阳离子半径和它所带的电荷数。
原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；
原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。
一般情况下，金属晶体的熔点由金属键强弱决定。金属键越强，金属的熔点（沸点）越高，硬度一般也越大。如Na熔点低，质软，而钨是熔点最高的金属，铬是硬度最大的金属
熔点最低的金属是--------
汞 [-38.87℃]
熔点最高的金属是--------
钨 [3410℃]
密度最小的金属是--------
锂 [0.53g/cm3]
密度最大的金属是--------
锇 [22.57g/cm3]
硬度最小的金属是--------
铯 [0.2]
硬度最大的金属是--------
铬 [9.0]
最活泼的金属是----------
铯
最稳定的金属是----------
金
延性最好的金属是--------
铂[铂丝直径： mm]
展性最好的金属是--------
金[金箔厚： mm]
金属之最
思考讨论
如何用“电子气理论”解释金属的通性？
延展性
当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生回相对滑动，但排列方式不变，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属有良好的延展性。
如何用“电子气理论”解释金属的通性？
在金属晶体中，充满着带负电的“电子气”（自由电子），这些电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下，自由电子定向运动形成电流，所以金属容易导电。
不同的金属导电能力不同，导电性最强的三中金属是：Ag、Cu、Al。
导电性
思考讨论
如何用“电子气理论”解释金属的通性？
当金属晶体的某一端在受热时，其附近内部的自由电子做剧烈的无序运动，从而与金属阳离子发生碰撞。在碰撞过程中，引起两者能量交换，能量高的自由电子将自己的能量传递给金属阳离子。
导热性
思考讨论
金属晶体内部存在自由电子，当光线投射到金属表面时，自由电子吸收可见光，然后又把各种波长的光大部分再反射出来,这就使绝大多数金属呈现银灰色或银白色光泽。（某些金属因易吸收某些频率光而呈特殊颜色）
思考讨论
如何用“电子气理论”解释金属的通性？
金属光泽
金属在粉末状态时，金属原子的取向杂乱，排列不规则，吸收可见光后不能再反射出来，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色
知识延伸
金属晶体的堆积方式
金属原子在二维空间（平面）上有二种排列方式
球对球、四球一空、非密置层
球对缝、三球一空、密置层
知识延伸
金属晶体的堆积方式
1、简单立方堆积
原子位置：
配位数：
含有原子数：
相切球：
边长与半径关系：
空间利用率：
顶点
6
1
边长上的两个原子
52%
知识延伸
金属晶体的堆积方式
在三维空间也可以 球对球，球对缝
2、体心立方堆积
原子位置：
配位数：
含有原子数：
相切球：
边长与半径关系：
空间利用率：
顶点、体心
8
2
体对角线上的三个原子
68%
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
A
B
，
第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1，3，5 位。
(或对准 2，4，6 位；1、3位置太近只能填一个空隙）
关键是第三层，对第一二层来说，第三层可有两种最紧密堆积方式
知识延伸
金属晶体的堆积方式
若金属原子均采用密堆积
1
2
3
4
5
6
A
B
，
第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1，3，5 位。
(或对准 2，4，6 位；1、3位置太近只能填一个空隙）
1、将第三层的球对准第一层的球
2、第三层的球对准第一层的2、4、6位置
A
B
，
1
2
3
4
5
6
两层形成一个周期， AB AB 方式，形成六方紧密堆积
三层形成一个周期， ABC ABC 方式，面心立方最密堆积
知识延伸
金属晶体的堆积方式
知识延伸
金属晶体的堆积方式
3、六方最密立方堆积
原子位置：
配位数：
含有原子数：
相切球：
高与边长关系：
空间利用率：
顶点、体内
12
4
四面体的四个顶点
74%
知识延伸
金属晶体的堆积方式
4、面心立方最密堆积
原子位置：
配位数：
含有原子数：
相切球：
边长与半径关系：
空间利用率：
顶点、面心
12
4
面对角线上的三个原子
74%
战
01
课堂练习
1.下列关于金属及金属键的说法正确的是(　　)
A.金属键具有方向性和饱和性
B.金属键是金属阳离子与自由电子之间的相互作用
C.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子
D.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光
B
战
01
课堂练习
2．下列有关金属键的叙述中，错误的是(　　)
A．金属键没有饱和性和方向性
B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用
C．金属键中的电子属于整块金属
D．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关
A
01
课堂练习
3.金属晶体的下列性质中,不能用金属晶体结构加以解释的是(　　)
A.易导电 B.易导热
C.有延展性 D.易锈蚀
D
课堂小结
金属晶体
金属键
利用电子气理论解释通性
熔点高低比较
小结
逆水行舟
不进则退
物质的结构
和性质

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