3.3.1金属键与金属晶体 课件(共24张PPT)2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

(共24张PPT)
金属键与金属晶体
第1课时
第三节　金属晶体与离子晶体
情 景 引 入
生活中的金属
问题导学
铝锂合金用于飞机外壳
国家体育场的钢架结构
铜电缆
思考：金属具有哪些共同的物理性质？
延展性、易导电、导热、有金属光泽等
思考：金属为什么具有这些性质？
金属晶体
金属键
一、金属键与金属晶体
结构
决定
性质
决定
用途
构成微粒
相互作用
晶体类型
金属铜
观察思考
(1)金属的构成微粒是什么？
金属阳离子和自由电子
(2)金属内部微粒之间是怎样相互作用的？
金属键：金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用
金属晶体：金属原子之间通过金属键相互结合形成的晶体
一、金属键与金属晶体
1、金属键
(1)定义：金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用
(2)本质：
“电子气理论”示意图
价电子容易脱落
形成遍布整块晶体的“电子气”
价电子被所有原子共用
把所有的金属原子维系在一起
“巨分子”
电子气理论
金属原子
金属离子
失去价电子
自由电子几乎均匀分布于晶体
金属键
金属晶体
金属阳离子
自由电子
一、金属键与金属晶体
1、金属键
(1)定义：金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用
(2)本质：
“电子气理论”示意图
价电子容易脱落
形成遍布整块晶体的“电子气”
价电子被所有原子共用
把所有的金属原子维系在一起
“巨分子”
交流讨论
(1)金属键是否具有方向性和饱和性？
(2)哪些物质中含有金属键？
无方向性和饱和性
金属和合金
一、金属键与金属晶体
交流讨论
如何应用电子气理论，解释金属的性质？
金属晶体
金属键
结构
决定
性质
决定
用途
金属阳离子和自由电子
导电性
导热性
延展性
金属光泽
一、金属键与金属晶体
交流讨论
如何应用电子气理论，解释金属的延展性？
当金属受到外力作用时，各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，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。
一、金属键与金属晶体
交流讨论
如何应用电子气理论，解释金属的导电性？
自由电子的移动没有方向
自由电子定向移动
通电
在外加电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流，所以金属易导电。
加热时，金属离子振动加强阻碍“自由电子”的移动，因而金属的电阻随温度升高而增大。
一、金属键与金属晶体
如何应用电子气理论，解释金属的导热性？
自由电子受热后，加快了运动速度，自由电子通过与金属阳离子发生碰撞，传递了能量，使得金属具有导热性。
交流讨论
一、金属键与金属晶体
如何应用电子气理论，解释金属具有金属光泽？
自由电子可吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白色光泽。
某些金属(如铜、金、铯等)由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。
当金属在粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以呈黑色。
交流讨论
(1)含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗？
提示　不一定。如金属晶体中只有阳离子和自由电子，没有阴离子。
(2)大多数合金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、青铜、白铜等。
纯铝硬度不大，形成硬铝合金后，硬度很大，金属形成合金后为什么有些物理性质会发生很大的变化？
提示　金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，影响了金属的延展性和硬度。
(3)为什么金属在粉末状态时，失去金属光泽而呈暗灰色或黑色？
提示　金属在粉末状态时，晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。
思考
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
形成的金属键强弱不同！
熔点最低的金属：汞（-38.9 ℃ ）
熔点最高的金属：钨（3410 ℃）
铁：1535 ℃
钠：97.81 ℃
金属熔、沸点，硬度差别大，
为什么？
一、金属键与金属晶体
思考讨论
对比锂、钠、镁、铝、钾的原子结构和熔沸点的数据，晶体的熔沸点与哪些因素有关？
晶体 离子半径/pm 电荷数 熔点/℃ 沸点/℃
Li 76 1 180 1340
Na 102 1 97.72 883
Mg 72 2 651 1107
Al 53.5 3 660 2324
K 138 1 63.65 759
规律：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。
一、金属键与金属晶体
根据数据，你能总结出什么规律，并解释原因。
晶体 离子半径/pm 电荷数 熔点/℃ 沸点/℃
Li 76 1 180 1340
Na 102 1 97.72 883
Mg 72 2 651 1107
Al 53.5 3 660 2324
K 138 1 63.65 759
规律：同主族金属晶体的熔、沸点随原子序数增大而递减
原因：同主族元素，电荷数相同，从上到下离子半径依次增大，金属键依次减弱。
思考讨论
一、金属键与金属晶体
根据数据，你能总结出什么规律，并解释原因。
晶体 离子半径/pm 电荷数 熔点/℃ 沸点/℃
Li 76 1 180 1340
Na 102 1 97.72 883
Mg 72 2 651 1107
Al 53.5 3 660 2324
K 138 1 63.65 759
规律：同周期金属晶体的熔、沸点随原子序数增大而增大
原因：同周期从左到右，离子半径依次减小，电荷数依次增多，金属键增强。
思考讨论
ⅠA
ⅡA
Li
Na Mg
K
Rb
Cs
0
ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
Al
s 区
ns1-2
熔点升高
熔点降低
半径依次减小，阳离子电荷数依次增多，金属键强度增强
半径依次增大，阳离子电荷数相同，金属键强度减弱
(1)金属晶体熔点的变化规律
金属晶体的熔点跨度非常大。有的熔点很低，如Hg(汞)低至－38.87 ℃ ；也有的熔点很高，如W(钨)高达3 000 ℃以上。
(2)金属键的强弱对金属单质物理性质的影响
金属硬度的大小，熔、沸点的高低与金属键的强弱有关。金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。
(3)一般合金的熔点比各组分的熔点低，硬度大
总结
金属半径↓
金属阳离子电荷数↑
（价电子数、自由电子）
金属键↑
金属熔沸点、硬度↑
一、金属键与金属晶体→常见的金属晶体结构
观察思考
6
钠钾合金常温下为液态，可用作冷却剂、催化剂、干燥剂。其晶胞结构如图所示，观察晶体结构请回答：
(1)合金的化学式是_______________；
(2)晶胞中K 原子周围距离最近的Na原子数是____个。
KNa3或Na3K
2.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( )
×
×
×
×
×
√
√
【思考】
比较Na、Mg、K的熔沸点高低以及硬度大小
熔沸点： K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；