化学人教版（2019）选择性必修2 3.3.1金属晶体（共29张ppt）

(共29张PPT)
（第一课时 金属晶体）
第三节 金属晶体与离子晶体
铝锂合金用于C919飞机的外壳
国家体育场的钢架结构
铜电缆
应用广泛的金属
金属的分类
按密度分
重金属：铜、铅、锌等
轻金属：铝、镁等
冶金工业
黑色金属：铁、铬、锰
有色金属：除铁、铬、锰以外的金属
按储量分
常见金属：铁、铝等
稀有金属：锆、钒、钼
4.5g/cm3
【知识回顾】
金属的物理通性
颜色：
状态：
导电、导热：
延展性：
硬度、熔点、密度：
通常情况下,都是固体
都易导电、导热
都具有延展性
差别较大
大多数为银白色
( 金Au延展性最好！)
(金、铜、铋Bi除外)
(汞为液体)
注意：金属粉末为灰黑色，如铁粉
(导电性：Ag → Cu → Fe )
【知识回顾】
→金属晶体中，除了纯金属，还有大量的_____。
1、金属晶体
金属(除汞外),在常温下都是晶体，称其为金属晶体
如:以铁为主要成分的碳钢、锰钢、不锈钢等，
以铜为主要成分的黄铜、青铜、白铜等。
合金
黄铜(铜、锌合金)、青铜(铜锡合金)、白铜(铜、镍合金)
→大多数合金是以一种金属为主要组成
一、金属键与金属晶体
铜的晶体结构模型
铜的晶胞模型
→金属晶体的结构就像很多硬球一层一层很紧密的地堆积，每一个金属原子的周围有较多的相同原子围绕着。
思考 金属晶体中的原子是通过什么作用结合在一起的？
金属键
那么，金属键的本质是什么呢？
2、金属键
描述金属键的理论：
电子气理论
一、金属键与金属晶体
→金属脱落下来的价电子几乎均匀分布整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，被所有原子所共有，把所有金属原子维系在一起。
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阳离子,金属原子释放出的价电子不专门属于某个特定的金属阳离子,而为许多金属阳离子所共有,并在整个金属中自由运动,这些电子又称为自由电子。
金属键
金属“电子气理论”
“电子气”
金属键：金属阳离子与自由电子间强烈的相互作用
①自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子，
而是在整块固态金属中自由移动。
金属键的特征：
②金属键既没有方向性，也没有饱和性。
金属键的成键粒子：
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。
金属阳离子、
自由电子
2、金属键
一、金属键与金属晶体
:金属阳离子与自由电子间强烈的相互作用
成键本质：
金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用
【判断正误】
①有阳离子一定有阴离子？
在金属晶体中有阳离子，但没有阴离子
╳
√
②若有阴离子，一定存在阳离子？
【思考】请解释下列金属单质的物理性质递变情况的原因：
元素 3Li(锂) 11Na(钠) 19K(钾) 37Rb(铷) 55Cs(铯)
熔点/℃ 180.5 97.81 63.65 38.89 28.84
沸点/℃ 1347 822.9 774 688 678.4
→从锂到铯，价电子数相同，但原子半径依次增大，导致金属键的键能越来越小，熔沸点也就依次降低。
→不同金属晶体，其金属键的能量大小相差得非常大。
有金属键非常弱的，如Hg(汞)；也有金属键非常强的，如W(钨)。
因此，金属晶体的熔沸点、硬度跨度非常大。
3、金属键的影响因素
→在金属晶体中，金属原子半径越小，价电子数越多，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属键越强，金属晶体的熔沸点越高
一、金属键与金属晶体
金属原子的半径
金属的价电子数
比如：金属键强弱： Al>Mg>Na
金属键
金属的物理性质
决定
原子半径
价电子数
原子半径越小，价电子数越多，
金属键越强，反之，金属键越弱
延展性
导电性
导热性
金属光泽
......
金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大
熔沸点
一、金属键与金属晶体
【归纳】
下列各组金属熔点高低顺序正确的是(　　)
A．Mg>Al>Ca
B．Al>Na>Li
C．Al>Mg>Ca
D．Mg>Ba>Al
C
【课堂练习】
原子半径 价电子数 金属键
Ca>Mg>Al
Al>Mg=Ca
Al>Mg>Ca
Na>Al>Li
Al>Na=Li
Al>Li >Na
Ba>Mg>Al
Al>Mg=Ba
Al>Mg>Ba
╳
√
╳
二、“电子气理论”解释金属的物理性质
金属的物理通性
金属具有金属光泽
良好的导电性
良好的导热性
延展性
......
二、“电子气理论”解释金属的物理性质
(1)金属的导电性
①金属或合金常温下能导电
解释：金属晶体内部到处移动的自由电子，
在电场作用下，改作定向移动，从而形成了电流。
外加电场
⑴金属晶体具有导电性，但能导电的物质不一定是金属。
→如石墨具有导电性，属于非金属。还有一大类能导电的有机高分子化合物(如聚乙炔)，也不属于金属。
⑵金属导电的粒子是自由电子，导电过程是物理变化。
而电解质溶液导电的粒子是自由移动的阴阳离子，导电过程是化学变化。
二、“电子气理论”解释金属的物理性质
(1)金属的导电性
①金属或合金常温下能导电
⑶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。
【几点注意】
②金属的电导率随温度升高而降低
怎么解释？
二、“电子气理论”解释金属的物理性质
(1)金属的导电性
二、“电子气理论”解释金属的物理性质
(2)金属或合金的导热性很好
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。
当金属的某一端受热时，该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。
怎么解释？
二、“电子气理论”解释金属的物理性质
(3)金属或合金的延展性很好
外力
当金属受到外力作用时，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，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，原来的排列方式不变，电子气也没有被破坏，所以金属有良好的延展性；
解释：
二、“电子气理论”解释金属的物理性质
(4)金属大都有特殊的金属光泽
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。
→金属在粉末状态时，金属原子的取向杂乱，排列不规则，吸收可见光后反射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色
解释：
思考：金属粉末常呈暗灰色或黑色，为什么呢？
金属材料形成合金以后性能会发生改变，这是为什么？
提示：当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子(形成合金)时，就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的沙土或碎石一样，会使这种金属的延展性(变差)、熔点(变低)、硬度(增大)等发生改变。
[拓展提升]
钢
14 K 金
最稳定的金属是----------
金属之最
熔点最低的金属是--------
汞 [-38.87℃]
熔点最高的金属是--------
钨 [3410℃]
密度最小的金属是--------
锂 [0.53g/cm3]
密度最大的金属是--------
锇 [22.57g/cm3]
硬度最小的金属是--------
铯 [0.2]
硬度最大的金属是--------
铬 [9.0]
最活泼的金属是----------
铯
金
延性最好的金属是--------
铂[铂丝直径： mm]
展性最好的金属是--------
金[金箔厚： mm]
三种晶体类型与性质的比较
晶体类型 共价晶体 分子晶体 金属晶体
概念
作用力
构成微粒
物 理 性 质 熔沸点
硬度
导电性
实例
相邻原子之间以共价键相结合而成具有空间网状结构的晶体
分子间以范德华力相结合而成的晶体
通过金属键形成的晶体
共价键
范德华力
金属键
原子
分子
金属阳离子和自由电子
很高
很低
差别较大
很大
很小
差别较大
无（硅为半导体）
无
导体
金刚石、二氧化硅
Ar、S等
Au、Fe、Cu
1.正误判断
(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( )
×
×
×
×
√
×
√
【课堂练习】
2.下列关于金属键的叙述不正确的是(　　)
A、金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈相互作用,也是一种电性作用
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、金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用,故金属键无方向性和饱和性
D、构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动
B
【课堂练习】
3、电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是(　　)
A．金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动
B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导
C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属阳离子各层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑的作用，使金属不会断裂
D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展性比纯金属强，硬度比纯金属小
C
【课堂练习】
4.金属晶体的下列性质中,不能用金属晶体结构加以解释的是(　　)
A.易导电 B.易导热
C.有延展性 D.易锈蚀
D
【课堂练习】