人教版（2019）高中化学选修二 3.3.1 金属晶体与离子晶体 课件（23张PPT）

第三节 金属晶体与离子晶体
第一课时
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。
一、金属键与金属晶体
电子气理论
1、金属键
金属“电子气理论”
金属晶体与共价晶体一样是一种“巨分子”
②成键微粒：金属阳离子、自由电子
③本质：（电子气理论）静电作用
④特征：自由电子不专属于某个阳离子，无方向性和饱和性
①.概念：金属阳离子与自由电子间强烈的相互作用
1、金属键
⑤影响因素：
一般来说，金属键的强弱主要取决于金属元素原子的半径和价电子数。原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；原子半径越小，价电子数越多，金属键越强，熔沸点越高，硬度越大。
【小结】 同一周期金属原子半径越来越小，单位体积内自由电子数增加，故熔点越来越高，硬度越来越大；
同一主族金属原子半径越来越大，单位体积内自由电子数减少，故熔点越来越低，硬度越来越小。
解题通法
【随堂练习】
√
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
（1）延展性：
外力
【“电子气理论”解释金属的物理性质】
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，但金属键不断裂，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。
金属晶体中的自由电子，在外加电场的作用下，发生定向移动，形成电流，使金属表现出导电性。
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。
(2) 导电性
外加电场
（3）导热性
自由电子在运动时与金属阳离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传递给金属阳离子。自由电子与金属阳离子频繁碰撞，把能量从温度高的部分传递到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。
由于金属内部原子以最紧密堆积状态排列，且存在自由电子，所以当光线照射到金属表面时，自由电子可以吸收所有频率的光并很快放出，使金属不透明且具有金属光泽。而金属在粉末状态时，晶格排列不规则，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。
（4）金属光泽
①.定义：金属原子之间通过金属键相互结合形成的晶体。
②.组成粒子：金属阳离子和自由电子。
③.微粒间的作用力：金属键
2、金属晶体
延展性
颜色：不透明，有金属光泽（自由电子吸收可见光并全部发射）
导热性
导电性
④.物理性质
温度升高，金属导电能力下降，溶液导电能力增强。
金属晶体

*金属（除汞外）在常温下都是晶体。但不一定是金属晶体（如晶体锗、灰锡）
*金属晶体中，除了纯金属，还有大量的_______。
大多数合金是以一种金属为主要组成，
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（Cu-Zn）、青铜（Cu-Sn）、白铜（Cu-Ni）等。
合金
*能导电的不一定是金属（如石墨），
还有能导电的有机高分子化合物（如导电塑料：聚乙炔）。
属于共价晶体
5.金属晶体的结构
由于金属键没有饱和性和方向性，因此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。
六方最密堆积
面心立方最密堆积
体心立方密堆积
Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt
Li、Na、K、Ba、W、Fe
Mg、Zn、Ti
【应用体验】
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( )
×
×
×
×
√
×
√
2.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
3．下列有关金属键的叙述中，错误的是(　　)
A．金属键没有饱和性和方向性
B．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
C．金属键中的电子属于整块金属
D．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关
B
金属晶体堆积模型——等径圆球的密堆积
非密置层
密置层
正方形空隙 > 三角形空隙
⑴六方最密堆积
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
A层
B层
A层
第三密置层的球心对准第一密置层的球心，于是每两层形成一个周期，即按ABAB 的堆积方式。
⑴六方最密堆积
密排六方晶胞
正六棱柱
六方晶胞
原子数：
空间利用率：
配位数：
74%
12
6
⑵面心立方最密堆积
1
2
3
4
5
6
B
C
A
每三层形成一个周期，即按ABCABC的堆积方式。
⑵面心立方最密堆积
晶胞原子数：
空间利用率：
配位数：
74%
12
4
⑶体心立方密堆积
非密置层
晶胞原子数：
空间利用率：
配位数：
68%
8
2
4、简单立方堆积
非密置层的球心相互对准
晶胞原子数：
空间利用率：
配位数：
52%
6
1
只有金属（Po）采取这种堆积方式
理解金属晶体中原子的堆积方式
六方堆积
面心立方堆积
体心立方堆积
立方堆积
钾型
铜型
钋型
镁型
课堂小结
①简单立方堆积
配位数＝6
空间利用率＝ ＝????????＝52%
?
②体心立方堆积
——体心立方晶胞
配位数＝8
空间利用率＝????×????????????????????????????＝????????????＝????????%
?
③六方堆积
——六方晶胞
配位数＝12
空间利用率＝ ????????????＝????????%
?
????a＝4r
?
43πr3a3
?
a＝2r
堆积方式及性质小结
课堂小结