人教版（2019）选择性必修二 3.3.1 金属晶体 课件（19张）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）选择性必修二 3.3.1 金属晶体 课件（19张） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 832.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-05-20 07:24:04 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
3.3.1 金属晶体
这几种物质属于哪种类别？构成的微粒是分子吗
思考
阅读课本P86-87页，思考以下问题：
1.金属键是化学键的一种，它的构成微粒到底是什么？
2.电子气理论到底是什么？能否解释课本图片的理论示意图？
3.金属键强弱和什么因素有关？能决定金属的什么性质？
一、金属键和金属晶体
1、金属键
(1)概念
在金属单质晶体中原子之间以金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用叫做金属键
(2)成键微粒
金属阳离子和自由电子
(3)成键条件
金属单质或合金
(4)成键本质——电子气理论
金属原子对外围电子的束缚力不强，从金属原子脱落下来的价电子在离子间自由穿梭，形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起，形成像共价晶体一样的“巨分子”
(5)金属键的特征
金属键没有方向性和饱和性。晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性
金属键强弱和什么因素有关？能决定金属的什么性质？
2、金属晶体
(1)概念
通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体，叫做金属晶体
(2)成键微粒
金属阳离子和自由电子
(3)微粒间的作用力
金属键
(4)气化或熔化时破坏的作用力金属键
(5)常见的金属晶体
金属单质(汞除外)和合金
3、用电子气理论解释金属的物理性质
思考：1.受到外力作用时，为什么金属晶体中各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式？
2.合金为什么硬度变大，熔点变低了？
3.如何解释金属的导热性，不同金属的导热性是否相同？
4.为什么大多数金属具有金属光泽？
3、用电子气理论解释金属的物理性质
(1)延展性
金属材料有良好的延展性，由于金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层发生相对滑动，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。
(2)导热性
金属的导热性是自由电子在运动时与金属离子碰撞而引起能量的交换，从而使能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。
(4)金属光泽和颜色
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。
(3)导电性
金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动而形成电流，呈现良好的导电性
高温下热运动剧烈，电子的定向移动程度减弱，金属的导电性减弱。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。
①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。
②金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。因而，二者导电的本质不同。
【几点强调】
4、金属晶体熔、沸点比较
(1)金属的熔点高低与金属键的强弱直接相关：金属键越强，金属的熔点(沸点)越高，硬度一般也越大
(2)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。原子半径越小，价电子数越多，金属键越强
①同周期金属单质，从左到右熔、沸点升高，如：Na、Mg、Al的熔、沸点逐渐升高②同主族金属单质，从上到下熔、沸点降低，如：碱金属从上到下熔、沸点逐渐降低
(3)金属晶体熔点差别很大，如汞常温为液体，熔点很低(－38.9 ℃)，而铁等金属熔点很高(1 535 ℃)
5、金属晶体熔、沸点比较答题模板
答题策略 看金属键的强弱，取决于金属原子的半径和价电子数
答题模板 金属原子价电子数相等，则看金属原子的半径：同主族金属元素同为金属晶体，M原子半径小于N原子，故M晶体的金属键强，熔、沸点高
金属原子价电子数不相等，金属原子的半径也不相等：同周期金属元素同为金属晶体，M原子半径小于N原子，M原子价电子数大于N原子价电子数，故M晶体的金属键强，熔、沸点高
1 K的熔沸点小于Na，原因是：同为金属晶体，K原子的半径大于Na原子，故金属键Na的强，熔、沸点也高 2 Mg的熔沸点小于Al，原因是：同为金属晶体，Mg原子的半径大于Al原子，Mg原子的价电子数小于Al原子的价电子数，故金属键Al的强，熔、沸点也高 1、下列关于金属键的叙述中，不正确的是( )
A．金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，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．金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性
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
3、物质结构理论指出，金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用，叫金属键。金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。根据研究表明，一般来说，金属原子半径越小，价电子越多，则金属键越强。由此判断下列说法错误的是( )
A．镁的硬度大于铝 B．镁的熔、沸点高于钙
C．镁的硬度大于钾 D．钙的熔、沸点高于钾
B
【练一练】
A
二、金属晶体的堆积方式
1、堆积原理
组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大多服从紧密堆积原理。这是因为在金属晶体中，金属键没有方向性和饱和性，因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以密堆积方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定
2、金属原子在二维平面中的堆积模型
金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上(即：二维空间里)，可有两种方式——非密置层和密置层
非密置层 密置层
特点 每个圆球与其他四个球相切 每个圆球与其他六个球相切
二维平面堆积图示
是否是最密堆积 不是 是
配位数 4 6
正方形空隙面积>三角形空隙面积
配位数
在密堆积中，一个原子周围所邻接的原子的数目称为配位数。如果把金属原子视为一个球体，则一个圆球周围靠的最近的圆球为配位数
3、金属晶体在三维空间里的4种堆积模型
(1)简单立方堆积
将非密置层球心对球心地垂直向上排列，这样一层一层地在三维空间里堆积，就得到简单立方堆积。这种堆积方式形成的晶胞是一个立方体，每个晶胞含一个原子，这种堆积方式的空间利用率为52%，配位数为6。这种堆积方式的空间利用率太低，只有金属钋(Po)采取这种堆积方式
(2)体心立方堆积——钾型
非密置层的另一种堆积方式是将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，并使非密置层的原子稍稍分离，每层均照此堆积。碱金属和铁原子都采取此类堆积方式，这种堆积方式又称钾型堆积。这种堆积方式可以找出立方晶胞，空间利用率比简单立方堆积高得多，达到68%，每个球与上、下两层的各4个球相接触，故配位数为8
(3)六方最密堆积和面心立方最密堆积见导学案
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
3.3.1 金属晶体
这几种物质属于哪种类别？构成的微粒是分子吗
思考
阅读课本P86-87页，思考以下问题：
1.金属键是化学键的一种，它的构成微粒到底是什么？
2.电子气理论到底是什么？能否解释课本图片的理论示意图？
3.金属键强弱和什么因素有关？能决定金属的什么性质？
一、金属键和金属晶体
1、金属键
(1)概念
在金属单质晶体中原子之间以金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用叫做金属键
(2)成键微粒
金属阳离子和自由电子
(3)成键条件
金属单质或合金
(4)成键本质——电子气理论
金属原子对外围电子的束缚力不强，从金属原子脱落下来的价电子在离子间自由穿梭，形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起，形成像共价晶体一样的“巨分子”
(5)金属键的特征
金属键没有方向性和饱和性。晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性
金属键强弱和什么因素有关？能决定金属的什么性质？
2、金属晶体
(1)概念
通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体，叫做金属晶体
(2)成键微粒
金属阳离子和自由电子
(3)微粒间的作用力
金属键
(4)气化或熔化时破坏的作用力金属键
(5)常见的金属晶体
金属单质(汞除外)和合金
3、用电子气理论解释金属的物理性质
思考：1.受到外力作用时，为什么金属晶体中各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式？
2.合金为什么硬度变大，熔点变低了？
3.如何解释金属的导热性，不同金属的导热性是否相同？
4.为什么大多数金属具有金属光泽？
3、用电子气理论解释金属的物理性质
(1)延展性
金属材料有良好的延展性，由于金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层发生相对滑动，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。
(2)导热性
金属的导热性是自由电子在运动时与金属离子碰撞而引起能量的交换，从而使能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。
(4)金属光泽和颜色
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。
(3)导电性
金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动而形成电流，呈现良好的导电性
高温下热运动剧烈，电子的定向移动程度减弱，金属的导电性减弱。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。
①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。
②金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。因而，二者导电的本质不同。
【几点强调】
4、金属晶体熔、沸点比较
(1)金属的熔点高低与金属键的强弱直接相关：金属键越强，金属的熔点(沸点)越高，硬度一般也越大
(2)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。原子半径越小，价电子数越多，金属键越强
①同周期金属单质，从左到右熔、沸点升高，如：Na、Mg、Al的熔、沸点逐渐升高②同主族金属单质，从上到下熔、沸点降低，如：碱金属从上到下熔、沸点逐渐降低
(3)金属晶体熔点差别很大，如汞常温为液体，熔点很低(－38.9 ℃)，而铁等金属熔点很高(1 535 ℃)
5、金属晶体熔、沸点比较答题模板
答题策略 看金属键的强弱，取决于金属原子的半径和价电子数
答题模板 金属原子价电子数相等，则看金属原子的半径：同主族金属元素同为金属晶体，M原子半径小于N原子，故M晶体的金属键强，熔、沸点高
金属原子价电子数不相等，金属原子的半径也不相等：同周期金属元素同为金属晶体，M原子半径小于N原子，M原子价电子数大于N原子价电子数，故M晶体的金属键强，熔、沸点高
1 K的熔沸点小于Na，原因是：同为金属晶体，K原子的半径大于Na原子，故金属键Na的强，熔、沸点也高 2 Mg的熔沸点小于Al，原因是：同为金属晶体，Mg原子的半径大于Al原子，Mg原子的价电子数小于Al原子的价电子数，故金属键Al的强，熔、沸点也高 1、下列关于金属键的叙述中，不正确的是( )
A．金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，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．金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性
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
3、物质结构理论指出，金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用，叫金属键。金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。根据研究表明，一般来说，金属原子半径越小，价电子越多，则金属键越强。由此判断下列说法错误的是( )
A．镁的硬度大于铝 B．镁的熔、沸点高于钙
C．镁的硬度大于钾 D．钙的熔、沸点高于钾
B
【练一练】
A
二、金属晶体的堆积方式
1、堆积原理
组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大多服从紧密堆积原理。这是因为在金属晶体中，金属键没有方向性和饱和性，因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以密堆积方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定
2、金属原子在二维平面中的堆积模型
金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上(即：二维空间里)，可有两种方式——非密置层和密置层
非密置层 密置层
特点 每个圆球与其他四个球相切 每个圆球与其他六个球相切
二维平面堆积图示
是否是最密堆积 不是 是
配位数 4 6
正方形空隙面积>三角形空隙面积
配位数
在密堆积中，一个原子周围所邻接的原子的数目称为配位数。如果把金属原子视为一个球体，则一个圆球周围靠的最近的圆球为配位数
3、金属晶体在三维空间里的4种堆积模型
(1)简单立方堆积
将非密置层球心对球心地垂直向上排列，这样一层一层地在三维空间里堆积，就得到简单立方堆积。这种堆积方式形成的晶胞是一个立方体，每个晶胞含一个原子，这种堆积方式的空间利用率为52%，配位数为6。这种堆积方式的空间利用率太低，只有金属钋(Po)采取这种堆积方式
(2)体心立方堆积——钾型
非密置层的另一种堆积方式是将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，并使非密置层的原子稍稍分离，每层均照此堆积。碱金属和铁原子都采取此类堆积方式，这种堆积方式又称钾型堆积。这种堆积方式可以找出立方晶胞，空间利用率比简单立方堆积高得多，达到68%，每个球与上、下两层的各4个球相接触，故配位数为8
(3)六方最密堆积和面心立方最密堆积见导学案