资源简介

(共24张PPT)
3.3.1 金属晶体
核心素养目标
宏观辨识与微观探析
学生能够从宏观角度认识金属晶体的共性，如金属光泽、导电性、导热性和延展性等。并能深入到微观层面，理解金属晶体中金属阳离子与自由电子通过金属键相互作用形成的独特结构，建立起宏观性质与微观结构之间的紧密联系。
证据推理与模型认知
基于金属晶体的实验数据、物理性质表现以及相关的理论知识等证据，推理出金属晶体的结构特点与性质规律。
科学态度与社会责任
认识到金属晶体在现代社会各个领域的广泛应用，如金属材料在建筑、航空航天、电子等行业的重要作用。培养学生严谨的科学态度，在研究金属晶体的过程中尊重实验事实和数据。
学习重难点
重点
1.金属晶体的概念和结构特点。
2.金属晶体的性质及其与结构的关系。
难点
1.金属晶体结构模型的理解与应用。
2.金属键的本质及对金属晶体性质的影响机制。
课前导入
我们每天都会接触到各种各样的金属制品，你们有没有想过为什么金属可以用来制作电线，能够导电？
为什么铁锅可以用来炒菜，具有良好的导热性？
还有金银首饰为什么会有璀璨的光泽呢？
金属键
PART 01
1.金属键
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
构成的微粒
微粒间相互作用
晶体类型
物质的类型
？
金属原子
金属晶体
导电、导热
、延展性等
金属原子之间的相互作用究竟是什么呢？
1.金属键
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。同时构成金属原子的微粒有金属阳离子和“到处乱窜”的电子。在金属晶体中，原子之间以金属键相互结合。
1.金属键
描述金属键本质的最简单理论是“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。这些电子又称为自由电子。
1.金属键
金属键的强度差别很大，例如金属钠的熔点较低、硬度较小，而钨是熔点最高的金属，铬是硬度最大的金属。
不同的金属其构成原子不同，原子间所形成的金属键强弱不同，故物质的物理性质差别很大。
影响金属键强弱的因素
金属元素的原子半径
金属原子价层电子数
一般而言，金属元素的原子半径越小，金属键越强
一般而言，金属原子的价层电子数越多，金属键越强
金属晶体
PART 02
1.金属晶体
定义：金属原子之间通过金属键相互结合形成的晶体，叫做金属晶体。
特点：
①构成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子；
②金属晶体中金属阳离子被自由电子所包围；
③金属晶体中，不存在单个分子。
包括金属单质或合金的晶体（晶体锗、灰锡除外）
与共价晶体一样，是一种“巨分子”。
物理性质：
①金属晶体的熔、沸点的高低和硬度的大小与金属键的强弱有关。金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。
2.金属晶体的性质
金属晶体的熔沸点规律：
①同周期的主族金属元素，从左到右，金属原子的半径逐渐减小，价层电子数逐渐增加，所以金属键逐渐增强，金属晶体的熔、沸点逐渐升高；
②同主族的金属元素，从上到下，金属原子的价层电子数相同，原子半径逐渐增大，所以金属键逐渐减弱，金属晶体的熔、沸点逐渐降低；
对比锂、钠、镁、铝、钾的原子结构和熔沸点的数据，晶体的熔沸点与哪些因素有关？
晶体 离子半径/pm 电荷数 熔点/℃ 沸点/℃
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.用电子气理论解释金属材料的有关性质
通性一：金属的导电性以及金属的电阻随温度升高而增大
金属晶体中，自由电子在外加电场作用下，发生定向移动，形成电流，使金属具有良好的导电性，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。
3.用电子气理论解释金属材料的有关性质
通性二：金属的导热性
金属晶体中，自由电子在运动中不断地与金属阳离子碰撞，从而发生能量交换，当金属晶体的一端受热，加强了该端的金属阳离子的振动，自由电子将热能迅速地传递到另一端，使金属整体的温度很快的升高，所以金属有很好的导热性。
金属离子
自由电子
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
3.用电子气理论解释金属材料的有关性质
通性三：金属的延展性
金属晶体中，由于自由电子的“胶合”作用，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，但不会改变原来的排列方式，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。
3.用电子气理论解释金属材料的有关性质
金箔是用黄金锤成的薄片。黄金由于具有良好的延展性和可塑性，一两(31.25克)纯金可锤成万分之一毫米厚、面积为16.2平方米的金箔。即一克黄金可以打制成约0.5平方米（3米长，20厘米宽）的纯金箔，厚度为0.12μm。
金箔标准规格为9.33×9.33cm，其它常用规格格还有8×8cm，10.9×10.9cm，4.5×1.5cm，2.75×2.75cm。最早发现制作金箔的是古埃及尼罗河流域，在中国金箔是中华民族传统的工艺品，源于东晋，成熟于南朝，流行于宋、齐、梁、陈，南京是中国金箔的发源地。如今南京是世界最大的金箔生产中心。2006年5月，南京金箔锻制技艺被国务院列为第一批国家级非物质文化遗产名录。
3.用电子气理论解释金属材料的有关性质
通性四：有金属光泽
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。而金属在粉末状态时，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。
4.合金
常将两种或两种以上的金属元素或以金属为基添加其他非金属元素通过合金化工艺(熔炼、机械合金化、烧结、气相沉积等等)而形成的具有金属特性的金属材料叫做合金。
根据合金元素的半径大小，合金元素原子（或离子）可以替代金属晶体中的离子或填充间隙，从而阻碍金属晶体层间的相对滑动。因此，合金的硬度一般强于纯金属；而纯金属的延展性则强于合金。
铜晶体
铜锌合金
掺杂锌
机械性能好
硬度大、强度大
随堂训练
1．下列有关金属键的叙述错误的是(　　)
A．金属键很强，金属键属于化学键
B．金属键的成键微粒是金属阳离子和自由电子
C．金属键中的自由电子属于整块金属
D．金属键是一种电性吸引作用
D
随堂训练
2．下列说法不正确的是（ ）
A．温度越高，金属的导电性越好
B．镁晶体中一个Mg2+与周围电子都在强烈的相互作用
C．在金属晶体发生形变时，其内部金属离子与“自由电子”之间的相互作用仍然存在
D．一种晶体固态时能导电，一定是金属晶体
D
随堂训练
3．金属晶体具有延展性的原因（ ）
A．金属键很微弱
B．金属键没有饱和性
C．金属阳离子之间存在斥力
D．密堆积层的阳离子容易滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键
D
随堂训练
4．下列对于金属熔、沸点的高低判断正确的是(　　)
A．金属镁的熔点高于金属铝
B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐升高的
C．金属镁的硬度小于金属钙
D．金属铝的硬度大于金属钠
D
随堂训练
5．铁镁合金的晶胞结构如图所示，请计算晶胞中含有的Fe、Mg原子个数分别为（ ）
A．4 4 B．4 8 C．14 4 D．14 8
B
谢谢观看

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