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专题3 微粒间作用力与物质性质
第一单元 金属键 金属晶体
你能归纳出金属的物理性质吗 你知道金属为什么具有这些物理性质吗？
金属通常都具有金属光泽，有良好的导热性、导电性和延展性。
在金属晶体中，原子间以金属键相互结合。
1.能描述金属晶体中金属键的成键特征，能用金属键理论解释金属的典型性质。
2.能借助模型说明常见金属晶体中晶胞的构成。
3.能举例说明合金的优越性能。
1.运用“宏微结合”的化学观、认识晶体的分类依据、构成粒子及粒子间的相互作用等。（宏观辨识与微观探析）
2.通过建立模型解决金属晶体的相关问题。（证据推理与模型认知）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
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课
堂
金属共同的物理性质
（1）具有金属光泽，一般不透明
（2）具有良好的导电、导热性
（3）具有较好的延展性
一般是银白色。Cu紫红色、Au金黄色
金属键
（1）组成粒子：
金属阳离子和自由电子
（2）粒子间的作用力：
金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用
（3）金属键：
通过金属键作用形成的单质晶体
金属键
（4）金属晶体：
金属键既没有方向性，也没有饱和性
金属单质和合金都属于金属晶体
1.金属的导电性
通常情况下金属晶体内部电子的运动是自由流动的，但在外加电场的作用下会定向移动形成电流,所以金属具有导电性。
外加电场
2.金属的导热性
金属受热时，自由电子与金属离子（金属原子）的碰撞频率增加，自由电子把能量传给金属离子（或金属原子）从而把能量从温度高的区域传到温度低得区域。
3.金属的延展性
由于金属键没有方向性，在外力作用下，金属原子之间发生相对滑动以后，各层金属原子仍可保持这种相互作用，发生形变也不易断裂。
外力
金属中的自由电子容易可见光的能量跃迁到较高能级，在返回原能级时以光的形式放出能量。铁、镁能吸收各种波长的可见光，吸收后又把它们几乎全部反射出去，所以呈钢灰色或银白色金属光泽。金属对某些波长的光吸收程度较大，该金属就呈现与其对应的某种颜色。
金属晶体具有金属光泽
金属粉末往往没有金属光泽，这是因为在粉末状时，金属的晶面分布在各个方向，非常杂乱，晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以失去光泽。
【拓展视野】
金属 Na Mg Al Cr
原子外围电子排布 3s1 3s2 3s23p1 3d54s1
原子半径/pm 186 160 143.1 124.9
原子化热/kJ·mol-1 108.4 146.4 326.4 397.5
熔点/℃ 97.5 650 660 1900
部分金属的原子半径、原子化热和熔点
（1）金属元素的原子半径
（2）单位体积内自由电子的数目
一般而言：
金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电子数目越多，金属键越强，金属晶体的硬度越大，熔、沸点越高。
影响金属键强弱的因素：
【交流讨论】
1.晶体
通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。
通常情况下，大多数金属单质及其合金也是晶体。
2.晶胞
晶体中能够反映晶体结构特征的基本重复单位。
3.配位数：晶体中一个原子周围距离相等且最近的原子数目叫
配位数。
二维平面上金属原子紧密排列的两种方式
非密置层放置
密置层放置
1
1
2
2
3
3
4
4
5
6
配位数：4
配位数：6
金属晶体的原子在三维空间堆积模型
（1）简单立方堆积（只有金属钋Po采用）
非密置层在三维空间的“点对点”堆积
配位数：6
（2）体心立方堆积－－－钾型（Na、K、Fe）
非密置层在三维空间的“点对穴”堆积
配位数：8
晶胞中平均分配的原子数：2
（1）ABAB…堆积方式
—— 六方最密堆积（Mg、Zn、Ti）
三维空间里密置层的金属原子的堆积方式
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12
六方最密堆积配位数：
1
2
3
4
5
6
同层 6，上下层各 3
A B C
（2）ABCABC…堆积方式
—— 面心立方最密堆积（Au、Ag、Cu、Pb）
三维空间里密置层的金属原子的堆积方式
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12
面心立方最密堆积配位数：
同层 6，上下层各 3
A B C
1. 晶胞中原子数目的计算（均摊法）
顶角
棱上
面上
内部
顶点占1/8
棱上占1/4
面上占1/2
体内占1
8×1/8 = 1
8×1/8 + 1 = 2
12×1/6+2×1/2 + 3 = 6
8×1/8 + 6×1/2 = 4
2. 晶体空间利用率的计算
晶体空间利用率=
晶胞中微粒总体积
晶胞体积
①简单立方堆积
边长a
半径r
a=2r
空间利用率=
=52.3%
②体心立方堆积
边长a
4r
空间利用率=
体对角线
③六方堆积空间利用率
a
h
a=2r
h=
正六边形的面积s=
6
六方堆积的空间利用率=
=74%
面心立方的空间利用率为
=74%
④面心立方堆积空间利用率
边长a
4r
3. 金属晶体密度的计算
晶体密度的计算步骤：
①先确定一个晶胞中微粒个数N（均摊法）
②再确定一个晶胞中微粒的总质量
③最后求晶胞的密度
简单立方堆积 体心立方堆积 面心立方堆积
晶胞类型
边长a与微粒半径r的关系
晶胞中微粒数 1 2 4
晶胞密度ρ
合金
（1）定义：把两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质叫做合金。
（2）合金的特性
①合金的熔点比其成分中金属低。(介于两种成分金属的熔点之间；)
②具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工性能。
金属晶体
金属键
组成粒子
粒子间的作用
概念
物理特性
导电性
导热性
延展性
晶体的堆积方式
简单立方堆积
体心立方堆积
六方最密堆积
面心立方最密堆积
合金
1.下列生活中的问题，不能用金属键知识解释的是（ ）
A. 用铁制品做炊具
B. 用金属铝制成导线
C. 用铂金做首饰
D. 铁易生锈
D
2.下列有关金属键的叙述错误的是 （ ）
A.金属键不同于共价键，没有饱和性和方向性
B.金属键中的电子属于整块金属，具有流动性
C.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
D.金属的导电性、导热性和延展性都与金属键有关
C
3.最近发现,只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素,从而引起广泛关注。该新型超导材料的一个晶胞如图所示,则该晶体的化学式为（ ）
A.Mg2CNi3 B.MgC2Ni
C.MgCNi2 D.MgCNi3
D
【解析】根据该晶体的结构知该晶胞内Mg原子数为8× =1,C原子数为1,
Ni原子数为6× =3,所以该晶体的化学式为MgCNi3。
4.铜与金可形成两种有序的金属互化物,其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A.图Ⅰ、Ⅱ中物质的化学式相同
B.图Ⅱ中物质的化学式为CuAu3
C.图Ⅱ中与每个铜原子紧邻的铜原子有3个
D.设图Ⅰ中晶胞的棱长为acm,则图Ⅰ中合金的密度为 g·cm-3(设NA为阿伏加德罗常数的值)
B
5.在高温超导领域中,有一种化合物叫钙钛矿,其晶体结构中有代表性的最小单位结构如图所示。试回答:
(1)在该晶体中,每个钛离子周围与它最近且距离相等的钛离子有___个。
(2)在该晶体中,氧、钙、钛的离子个数比是________。
3∶1∶1
6

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