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第三章 晶体结构与性质
第3节 金属晶体与离子晶体
第 1 课时 金属晶体
高中化学人教版选择性必修二
学习目标
电子气理论解释金属晶体的物理特性
金属键和金属晶体
常见金属晶体的结构
本节重点
新课导入
根据日常生活中的一些金属制品，回顾所学知识，金属有哪些物理通性？
想一想：金属为什么会有这样共同的性质？
任务一 金属键
一、金属键
1、电子气理论
金属原子最外层电子数较少，容易失去电子成为金属离子。金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共有，从而把所有的金属原子维系在一起。
金属晶体的电子气理论示意图
任务一 金属键
金属键既没有方向性，也没有饱和性。自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子，而是在整块固态金属中自由移动。
金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用。
一、金属键
2、定义
3、特征
如何应用电子气理论，
解释金属的物理通性？
任务一 金属键
一、金属键
4、用电子气理论解释金属的物理性质------导学案P95
①金属光泽和颜色
当可见光照射到金属表面上时,固态金属中的自由电子能够吸收所有频率的光并迅速释放,使得金属不透明并具有金属光泽。
任务一 金属键
一、金属键
4、用电子气理论解释金属的物理性质
②导电性以及金属的电阻随温度升高而增大
金属内部自由电子的运动不具有方向性,在外加电场的作用下,金属晶体中的自由电子发生定向移动而形成电流。金属晶体中除自由电子外的金属阳离子在其位置附近振动，加热时，金属阳离子的振动加强，阻碍自由电子的运动，因而金属的电阻随温度升高而增大。
外加电场
任务一 金属键
一、金属键
4、用电子气理论解释金属的物理性质
③导热性
当金属中有温度差时,不停运动着的自由电子通过自身与金属阳离子之间的碰撞，将能量由高温处传向低温处。
任务一 金属键
一、金属键
④延展性
4、用电子气理论解释金属的物理性质
当金属受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生相对滑动,但排列方式不变,金属晶体中的化学键没有被破坏。
当纯金属变为合金后，由于新加入的原子大小与原来的金属原子不同，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大，延展性变差。
任务二 金属晶体
二、金属晶体
1、定义
金属阳离子与自由电子通过金属键形成的晶体。
2、常见的晶体类型
①金属单质
——除锗、灰锡为共价晶体，汞常温下为液体，其余金属单质都属于金属晶体
②合金
——碳钢、锰钢、不锈钢、黄铜、青铜、白铜等
任务二 金属晶体
二、金属晶体
同为金属晶体，为什么不同金属熔点、硬度差距如此巨大？
Na 熔点97.8℃，硬度较小；
W 熔点最高的金属(3410℃)，硬度很大；
Cr熔点1907℃，硬度最大的金属
金属晶体熔化和断裂需要克服金属键，不同的金属晶体金属键强弱不同。
任务二 金属晶体
二、金属晶体
金属 Na Mg Al K Rb Cr
原子半径/pm 186 160 143.1 196 248 124.9
熔点/℃ 97.5 650 660 63.25 38.89 1900
观察下表，分析金属键强弱的影响因素有哪些？
金属原子价电子数越多，半径越小，金属键越强，金属晶体的熔点越高，硬度越大。
3、金属键强弱的影响因素
任务二 金属晶体
二、金属晶体
(1)金属键具有方向性和饱和性。 (　　)(2)金属键是金属阳离子与自由电子间的强烈的相互作用。 (　　)(3)金属导电是因为在外加电场作用下产生“自由电子”。 (　　)(4)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。 (　　)(5)金属晶体的熔点一定比共价晶体的熔点高。 (　　)(6)金属受外力作用时常发生变形而不易折断,是由于金属原子间有较强的作用。(　　)
【典型例题】
　　答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
（1）简单立方密堆积（钋Po）
1
2
3
4
5
6
①晶胞内原子数
1
②配位数
6
（2）体心立方密堆积（Na、K、Ba、Fe等）
2
8
①晶胞内原子数
②配位数
三、常见金属晶体的结构
任务三 常见金属晶体的结构
③空间利用率
52%
③空间利用率
68%
4
12
三、常见金属晶体的结构
（3）面心立方最密堆积（Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt）
①晶胞内原子数
②配位数
任务三 常见金属晶体的结构
③空间利用率
74%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
6
12
三、常见金属晶体的结构
（4）六方最密堆积（Mg、Zn、Ti）
①晶胞内原子数
②配位数
任务三 常见金属晶体的结构
③空间利用率
74%
铁的晶体有多种结构，其中两种晶体的晶胞结构如下图甲、乙所示(a cm、b cm分别为晶胞边长)，下列说法正确的是（ ）
A.两种铁晶体中均存在金属阳
离子和阴离子
B.乙晶体晶胞中所含有的铁原
子数为14
C.甲、乙两种晶胞中铁原子的配位数之比为1∶2
D.甲、乙两种铁晶体的密度比为 b3 : 2a3
D
任务三 常见金属晶体的结构
三、常见金属晶体的结构
【典型例题】
课堂小结
通过本节课的学习，我掌握了以下知识点:
内容 获得
金属键
电子气理论
金属晶体
常见的金属晶体结构

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