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第三章 晶体结构与性质
第二节 金属晶体与离子晶体
第一课时 金属晶体
【教材分析】
在学习了分子晶体、原子晶体之后，本节介绍了有关金属晶体的知识，引导学生比较分子晶体、原子晶体在晶体结构上的区别和性质上的差异，从晶体结构的微观视角去解释物质的物理性质。感受科学的魅力。
【课程目标】
课程目标 学科素养
1.借助金属晶体等模型认识晶体的结构特点。 2.知道金属键的特点与金属某些性质的关系。 3.认识金属晶体的物理性质与晶体结构的关系。 宏观辨识与微观探析：能从微观的视角来解释金属晶体的导电性、导热性、延展性等宏观性质。
【教学重难点】
教学重点：金属晶体的结构特点与性质之间的关系
教学难点：金属晶体的结构特点与性质之间的关系
【教学过程】
【新课导入】
日常生活中我们一定见过很多金属制品
【思考交流】
金属有哪些共同的物理性质？
【讲解】
金属具有金属光泽、导电性、导热性、延展性等
【学生活动】
观看视频
【讲解】
金属晶体
定义：金属原子间通过金属键相互结合形成的
组成微粒：金属阳离子和自由电子
微粒间的作用力：金属键
分类：金属(除汞外)
【点拨】
①在金属晶体中，不存在单个分子或原子，金属单质或合金(晶体锗、灰锡除外)属于金属晶体。
②金属晶体是一个“巨分子”。
【思考交流】
观察视频
金属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。金属晶体中的原子是通过什么作用结合在一起的？
【讲解】
二、金属键
1.定义：在金属单质晶体中原子之间以金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用。
2.成键粒子：金属阳离子和自由电子。
3.成键条件：金属单质或合金。
4.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”。
5.金属键的特征
金属键无方向性和饱和性。
【学生活动】
金属钠的熔点较低、硬度较小，钨是熔点最高的金属、铬是硬度最大的金属， 解释Na、Mg、Al的熔点依次升高、硬度依次增大的原因。解释原因。
【讲解】
Na、Mg、Al的熔点依次升高、硬度依次增大的原因Na+、Mg2+、Al3+电荷数依次增大，半径依次减小，金属键依次增强。
【小结】
常温下，绝大多数金属单质和合金都是金属晶体，但汞除外，因汞在常温下呈液态。
金属晶体的熔沸点差别较大。
影响金属晶体的熔沸点因素
金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属键越强，熔沸点越高，硬度越大。
【学生活动】
有阳离子一定有阴离子？若有阴离子，一定存在阳离子？
【讲解】
在金属晶体中有阳离子，但没有阴离子，所以，晶体中有阳离子不一定有阴离子，若有阴离子，则一定有阳离子。
【学生活动】
如何用电子气理论解释金属的通性？
【展示】
用多媒体课件展示金属晶体的电子气理论示意图。
【讲解】
电子气理论解释金属的物理性质
(1)金属导电性的解释
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。
电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞解释金属的电导率随温度升高而下降。
(2)金属导热性的解释
自由电子移运动时与金属离子相互碰撞，在碰撞过程中发生能量交换。
当金属的某一部分受热时，从区域获得能量的电子会向别处运动并发生碰撞，将能量从温度高的区域传递到温度低的区域，最后使整块金属的温度趋于一致。金属的导热性可以解释生活中常见的些现象。
比如，在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。
(3)金属延展性的解释
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，金属离子与自由电子形成的电子气没有破坏，弥散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。
(4)有金属光泽的解释
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
【拓展延伸】
金属之最
【课堂练习】
1、下列关于金属的叙述中,不正确的是( )
A.金属键是金属阳离子和“自由电子”这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用,其实质也是一种静电作用
B.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用,所以与共价键类似也有方向性和饱和性
C.金属键是带异性电荷的金属阳离子和“自由电子”间的相互作用,故金属键无饱和性和方向性
D.构成金属的“自由电子”在整个金属内部的三维空间中做自由运动
【课堂小结】
三种晶体类型与性质的比较
晶体类型 原子晶体 分子晶体 金属晶体
构成晶体的粒子 原子 分子 金属阳离子和自由电子
作用力 共价键 分子间作用力(范德华力和氢键) 金属键
确定作用力强弱的一般判断方法 键长(原子半径) 组成和结构相似、无氢键时，比较相对分子质量 原子半径、价电子数
物 理 性 质 熔沸点 高 低 差别较大(汞常温下呈液态，钨熔点为3 410 ℃)
硬度 大 较小 差别较大
导电性 不导电(个别为半导体) 不导电(部分溶于水发生电离后导电) 导电
实例 金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅 Ar、S等 Au、Fe、Cu、钢铁等

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