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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
课时2　金属晶体
[学习目标]
1.能从微观角度分析金属晶体中的构成微粒及粒子之间的相互作用，培养宏观辨识与微观探析的学科核心素养(难点)。
2.理解金属晶体的堆积模型，并能对金属晶胞进行相关计算，强化证据推理与模型认知的学科核心素养(重点)。
新课导入
通常大多数金属单质是晶体。研究晶体结构只需重点研究晶胞结构，如金属铜。
其他金属晶体中的原子紧密堆积有什么规律？
金、银、铜晶体
铜晶体、铜晶胞
一、金属晶体
1.金属晶体
(1)概念：金属原子在三维空间按一定的规律堆积而成的晶体。
(2)金属晶体的常见堆积方式
①金属原子在二维空间中的排列方式
有两种方式——a： 非密置层，b：密置层(如图所示)。
特别提醒　密置层放置时，平面的利用率比非密置层的高。
a
b
一、金属晶体
②金属原子在三维空间里的堆积方式
金属原子在三维空间按一定的规律堆积，有4种基本堆积方式：
简单立方堆积
体心立方堆积
六方堆积
面心立方堆积
非密置层堆积形成
密置层堆积形成
一、金属晶体
②金属原子在三维空间里的堆积方式
简单立方堆积
钋
体心立方堆积
钠、钾、铬、钼、钨等
面心立方堆积
金、银、铜、铅等
注意　镁、锌、钛属于六方堆积。
一、金属晶体
2.金属材料——合金
(2)性能
①硬度一般都比组成它的纯金属大。
②多数合金的熔点低于组成它的任何一种组分金属。
③导电性和导热性一般低于任一组分金属。
白铜
青铜
黄铜
(1)概念：一种金属与另一种或几种金属(或非金属)的融合体。
一、金属晶体
思考交流
1.为什么金属晶体绝大多数采用密堆积方式？
构成金属晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在三维空间的排列大都采用密堆积方式，这是因为在金属晶体中金属键没有方向性和饱和性，金属原子都趋向于吸引更多其他原子而分布于周围，并以密堆积方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。
思考交流
一、金属晶体
2.晶体中一种微粒周围距离相等且最近的其他微粒的数目叫配位数，回答下列问题。
(1)非密置层和密置层的配位数分别为____、____。
(2)简单立方堆积、体心立方堆积和面心立方堆积的配位数分别为______、_____、_____。
4
6
6
8
12
思考交流
一、金属晶体
3.铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。
晶胞中铁原子的堆积方式是_____________；铁原子、镁原子的配位数分别是_____、_____。
面心立方堆积
8
4
二、关于金属晶胞的计算
1.假设某晶体的晶胞如图，以M表示该晶体的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数的值，N表示一个晶胞中所含有的微粒数，a表示晶胞的棱长，ρ表示晶体的密度，计算如下：
该晶胞的质量用密度表示：m=ρ·a3；
用摩尔质量表示：m=M；
则有ρ·a3=M，ρ=M。
2.立方晶胞的边长为a，则面对角线长等于a，体对角线长等于a。
3.空间利用率=×100%。
二、关于金属晶胞的计算
思考交流
如图为1个金属铜的晶胞，请完成以下探究。
(1)该晶胞“实际”拥有的铜原子数目为___个。
(2)每个铜原子周围紧邻且等距的铜原子数(配位数)为____。
(3)此晶胞中，顶点的两个铜原子是否相切？___(填“是”或“否”，下同)，同一个面的面对角线上的三个铜原子是否相切？ ；若晶胞立方
体的边长为a cm，则最近的两个铜原子间的距离为____ cm。
(4)若晶胞立方体的边长为a cm，Cu的摩尔质量为64 g·mol-1，阿伏加德罗
常数的值为NA，则金属铜的密度为_____ g·cm-3(用含a、NA的式子表示)。
4
12
否
是
a
铜原子个数为8×+6×=4
铜为面心立方堆积
面对角线长度：
a
ρ＝
晶胞所含有铜原子数4个，则 m＝4×
V = a3 cm3
自我测试
1.金属钠是体心立方堆积，下列关于钠晶体的判断合理的是
A.其熔点比金属钾的熔点低
B.一个钠的晶胞中，平均含有4个钠原子
C.该晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动
D.该晶体中的钠离子在外加电场的作用下可发生定向移动
√
自我测试
2.金晶体的晶胞如图所示，设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数的值，在立方体的各个面的对角线上，3个金原子相切，M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是
A.金晶体每个晶胞中含有4个金原子
B.金属键无方向性，金晶体属于最密堆积
C.晶体中金原子的配位数是12
D.一个晶胞的体积是6d3
√
自我测试
3.金属钋(Po)的晶胞如图： ，若该立方体的边长为a cm，金
属原子的半径为r cm。
(1)r与a的关系为r=_____。
(2)Po原子的配位数为____。
(3)该晶胞“实际”拥有的原子个数是____。
(4)该晶胞的质量是____ g(该金属的摩尔质量为M g·mol-1)。
6
1
自我测试
(5)该晶体的密度为______ g·cm-3或_______ g·cm-3。
(6)该晶体中原子的空间利用率为(写出计算过程)：___________________
___________________________________________________。
晶胞中含有8×=1个
原子，故空间利用率为×100%=×100%=%
本课结束

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