3.3.1金属晶体 课件 (共42张PPT) 2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

(共42张PPT)
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第1课时 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。
能说出金属键的特征和实质。
2. 能运用金属晶体模型，从微观视角解释金属晶体的宏观性质。
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！
进
走
课
堂
金属具有较为规则的几何外形，是一种晶体，我们称其为金属晶体。
思考：金属晶体中的原子是通过什么作用结合在一起的？
1、金属键
（2）组成粒子：
金属阳离子和自由电子
（3）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
（1）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
金属键的本质是什么呢？
1.电子气理论：
价电子脱落
遍布整块晶体的“电子气”
价电子被所有原子共用
金属键
“巨分子”
没有饱和性和方向性
金属晶体的电子气理论示意图
金属键无饱和性和方向性
铜晶体
水果的密堆积
金属晶体可以看作
X 射线衍射实验充分验证了这些事实
等径圆球
在三维空间堆积而成
电子定向移动
通电
导电
电子运动没有固定方向
未通电
电子气理论解释金属的性质---导电性
不同的金属导电能力不同，导电性最强的三种金属是：Ag、Cu、Al
晶体类型 电解质 金属晶体
导电时的状态
导电粒子
导电时发生的变化
导电能力随温度的变化
水溶液或熔融状态下
晶体状态
自由移动的离子
自由电子
思考：电解质在熔化状态或溶于水导电，这与金属导电的本质是否相同？
化学变化
物理变化
增强
减弱
加热
自由电子与金属
原子高速碰撞
能量被传导
高温区
电子气理论解释金属的性质---导热性
自由电子与金属原子
频繁碰撞
加热
金属的电导率下降
电子起到润滑剂的作用
电子气理论解释金属的性质---延展性
自由电子
+
金属离子
错位
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
金属晶体对辐射具有良好的反射性能，金属中自由电子可以吸收波长极广的光，并重新反射出来。
金属晶体
不透明
且有金属光泽
电子气理论解释金属的性质---光泽性
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
2.影响金属键强弱的因素：
注：金属的熔点硬度和金属键的强弱有关，金属键的强弱又可以用原子化热来衡量。原子化热是指1 mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。
部分金属的原子半径、原子化热和熔点
思考：影响金属键强弱的因素都有什么？
（1）金属元素的原子半径
（2）单位体积内自由电子的数目
金属键的原子半径越小，单位体积内自由电子的数目越多，金属键越强。
金属键
的强弱
离子半径越小
所带电荷越多
金属键
越强
熔沸点越高
硬度越大
【思考】1.如果把金属晶体中的原子看成直径相等的球体，把他们放置在二维平面上, 有几种方式
【思考】2.上述两种方式中,与一个原子紧邻的原子数(配位数)分别是多少 哪一种放置方式对空间的利用率较高
行列对齐 四球一空
行列相错 三球一空
(最紧密排列)密置层
(非最紧密排列)非密置层
【知识拓展】金属晶体的原子堆积模型：
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
【思考交流】
对于非密置层在三维空间有几种堆积方式
（1）
第二层小球的球心
正对着
第一层小球的球心
（2）
第二层小球的球心
正对着
第一层小球形成的空穴
简单立方晶胞
（1）简单立方堆积
金属钋Po
三维空间里非密置层的金属原子的堆积方式
①简单立方堆积配位数：
1
2
3
4
1
2
3
4
5
6
6
同层4，上下层各1
②简单立方堆积金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：
a
a
a
a
a = 2 r
体心立方晶胞
（2）体心立方堆积钾型（Na、K、Fe）
三维空间里非密置层的金属原子的堆积方式
①体心立方堆积配位数：
8
1
2
3
4
5
6
7
8
上下层各4
②体心立方堆积金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：
a
a
a
a
b = 4 r
b =

注：b为晶胞体对角线

三维空间里密置层的金属原子的堆积方式
（1）
ABAB…
堆积方式
（2）
ABCABC…
堆积方式
前视图
A
B
A
B
A
（1）ABAB…堆积方式
1
2
3
4
5
6
三维空间里密置层的金属原子的堆积方式
第三层小球的球心对准第一层的小球的球心。
每两层形成一个周期地紧密堆积。
（1）ABAB…堆积方式
—— 六方最密堆积
镁型（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
①六方最密堆积配位数：
1
2
3
4
5
6
同层 6，上下层各 3
②六方最密堆积金属原子的半径 r 与六棱柱的边长 a、高h 的关系：
a = 2r
a
h
h =
a
3
=
r
3

（2）ABCABC…堆积方式
三维空间里密置层的金属原子的堆积方式
第三层小球对准第一层小球空穴的2、4、6位。
第四层同第一层。
每三层形成一个周期地紧密堆积。
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
A
B
A
B
C
A
1
2
3
4
5
6
前视图
C
俯视图
（2）ABCABC…堆积方式
A
B
A
B
C
A
1
2
3
4
5
6
前视图
C
A B C
（2）ABCABC…堆积方式
—— 面心立方最密堆积
铜型（Cu、Ag、Au）
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
①面心立方最密堆积配位数：
同层 6，上下层各 3
A B C
②面心立方最密堆积金属原子的半径 r 与正方体的边长 a 的关系：

a
a
a
a
a
堆积模型 典型代表 晶胞 配位数 a与原子半径r的关系
简单立方堆积 Po 6 a = 2 r
体心立方堆积 K、Na、Fe 8
六方最密堆积 Mg 、Zn 、 Ti 12 a = 2r
面心立方最密堆积 Cu 、Ag 、Au 12
h=
r
3

【小结】


金属晶体
构成微粒
微粒间的作用
金属阳离子和自由电子
金属键
决定
熔沸点高低
物理特性
延展
导电
导热
自由电子
1、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
提示：金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电作用，包括静电引力和静电斥力。金属键影响物质的物理性质，如导电性、导热性和延展性等。
C
D
2、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
3、金属键的强弱与金属价电子数的多少有关，价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的半径大小也有关，金属阳离子的半径越大，金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是（ ）
A. Li Na K B. Na Mg Al
C. Li Be Mg D. Li Na Mg
B
4、要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱,而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是(　　)
A. 金属镁的熔点高于金属铝
B. 碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐升高的
C. 金属铝的硬度大于金属钠
D. 金属镁的硬度小于金属钙
C
5、(2022·海南选择考节选)以Cu2O、ZnO等半导体材料制作的传感器和芯片具有能耗低、效率高的优势。Cu、Zn等金属具有良好的导电性,从金属键的理论看,原因是 　 。
自由电子在外加电场中作定向移动