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人教版选择性必修2《物质结构与性质》
第2课时 金属晶体
第三章·第三节 金属晶体与离子晶体
雪花、钻石、食盐和铜都是晶体，那晶体之间有没有什么不同呢，雪花、钻石、食盐和铜的微粒构成是一样的吗？
分子间作用力
分子晶体
共价键
水分子
碳原子
共价晶体
雪花
钻石
离子键
离子晶体
钠离子、氯离子
食盐
金属键
金属晶体
铜原子、电子
铜
任务一 金属键
1.金属键
金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用
金属阳离子和自由电子
2.成键粒子
3.金属键的存在
存在于金属单质和合金中
任务一 金属键
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”，被所有原子共用。这些电子又称为自由电子。金属阳离子浸泡在电子的海洋中，金属晶体和共价晶体都是一种“巨分子”。
自由
电子
金属
阳离子
电子气理论
4.金属键的本质
5.金属键的特征 金属键无方向性和饱和性
金属阳离子和自由电子
任务二 金属晶体
1.概念
金属离子与自由电子之间通过金属键作用形成的晶体。金属(除汞外)在常温下都是晶体
2.构成微粒及微粒间作用力
构成微粒
相互作用
金属键
判断方法
注意：
金属晶体中的作用力是金属键，即影响化学性质稳定性，又影响物理性质。
任务二 金属晶体
3.物理特性
①大多数金属常温下为银白色的固体。
②金属晶体都具有金属光泽。
③都具有良好的导电性和导热性。
④都具有良好的延展性。
⑤熔点、密度与硬度相差很大。
任务二 金属晶体
问题：为什么金属晶体具有金属光泽和颜色？
金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。
自由电子可吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白色或钢灰色光泽。
任务二 金属晶体
问题：为什么金属晶体具有导电性？
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外加电场
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在金属晶体中，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。(金属在固态或液体都有导电性)
不同的金属导电能力不同，导电性最强的三种金属是：Ag、Cu、Al。
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。
任务二 金属晶体
问题：为什么金属晶体具有导热性？
当金属某部分受热时，该区域的电子运动加剧，通过碰撞，电子将能量传递给金属原子或离子，这样能量从温度高的区域传递到温度低的区域，因此金属具有导热性。
冬天我们感觉金属制品比木制品更凉，原因是当人接触到金属时，金属很快将人体的热量传递出去，因为木制品不易导热所以当人接触到木制品时，身体的热量不易散失。
任务二 金属晶体
问题：为什么金属晶体具有延展性？
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。
外力
提示 : 当向金属晶体中掺入不同的原子时，就像在滚珠之间掺入了细小的碎石一样，因此形成合金会使金属的延展性变差、硬度增大。
任务二 金属晶体
问题：对比锂、钠、镁、铝、钾的原子结构和熔沸点的数据，金属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
规律：
半径越小
所带电荷数越多
金属阳离子
熔、沸点越高
硬度越大
金属键越强
任务二 金属晶体
金属键
原子半径
价电子数
金属的物理性质
决定
金属光泽
导电性
导热性
延展性
熔沸点
原子半径越大，价电子数越少，
金属键越弱，反之，金属键越强
金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大。
任务三 金属晶体的结构特征
金属键没有饱和性和方向性，金属原子尽可能采取最紧密的堆积方式，使得金属晶体结构最稳定，能量最低。
六方堆积
面心立方堆积
体心立方堆积
Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt
Li、Na、K、Ba、W、Fe
Mg、Zn、Ti
知识补充
①铝:地壳中含量最多的金属元素
②钙:人体中含量最多的金属元素
③铁:目前世界年产量最多的金属(铁>铝>铜)
④银:导电、导热性最好的金属(银>铜>金>铝)
⑤铬: 硬度最高的金属
⑥钨:熔点最高的金属
⑦汞:熔点最低的金属
⑧锇:密度最大的金属
⑨锂:密度最小的金属
⑩金:延展性最好的金属
课堂练习
判断下列说法是否正确
(1)金属在常温下都是晶体
(2)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
(3)金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键被破坏
(4)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
(5)金属晶体除了纯金属，还有大量的合金
(6)有机高分子化合物一定不能导电
(7)金属的电导率随温度的升高而降低
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