人教版高中化学选择性必修2第3章第3节第1课时金属晶体与离子晶体课件(33张)

(共33张PPT)
金属晶体与离子晶体
第1课时
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
学习目标
LEARNING GOALS
1.能借助金属晶体和离子晶体等模型认识晶体的结构特点，说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。
2.能结合金属晶体和离子晶体的实例描述晶体中微粒排列的周期性规律。
金属键与金属晶体
01
金属键与金属晶体
新知构建
观察金属的生长过程可知：
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。
金属键与金属晶体
新知构建
那么，金属晶体中的原子是通过什么作用结合在一起的？
金属键的本质是什么呢？
金属键与金属晶体
新知构建
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离子，金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属原子维系在一起。这些电子又称为自由电子。
金属晶体的电子气理论示意图
金属键与金属晶体
新知构建
1、金属键
金属
阳离子
自由
电子
(在金属晶体中，原子之间以金属键相互结合)
金属键的本质
金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用
金属键与金属晶体
新知构建
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。
②金属键既没有方向性，也没有饱和性。
钠
熔点97.8℃，硬度较小
钨
熔点最高的金属(3410℃)
铬
硬度最大的金属
金属键的强弱又如何判断呢？
（3）存在：金属单质和合金
（2）金属键的特征
（1） 定义：金属阳离子和自由电子之间强烈的相互作用。
1、金属键
金属键与金属晶体
新知构建
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
K 138 1 63.65 759
Mg 72 2 651 1107
Al 53.5 3 660 2324
所带电荷数越多
半径越小
金属阳离子
熔沸点越高
金属键越强
对比锂、钠、镁、铝、钾的原子结构和熔沸点的数据，分析金属的金属键强弱与哪些因素有关？
（4）金属键强弱判断
1、金属键
金属键与金属晶体
新知构建
ⅠA
ⅡA
Li
Na Mg
K
Rb
Cs
0
ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
Al
熔点升高
熔点降低
同主族元素，电荷数相同，从上到下离子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱。
同周期元素，从左到右，离子半径依次减小，电荷数逐渐增多，金属键逐渐增强。
1、金属键
金属键与金属晶体
新知构建
金属阳离子和自由电子
金属晶体
构成粒子
粒子间的作用力
金属键
2、 金属晶体
（1）定义：金属阳离子和自由电子通过金属键相互结合形成的晶体，叫做金属晶体。
（2）构成粒子及粒子间的相互作用
金属键与金属晶体
新知构建
（1）绝大部分的金属单质（特例：汞在常温下呈液态、晶体锗、灰锡是原子晶体）
（2）大量的合金：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。
3、金属晶体的类型
金属键与金属晶体
新知构建
(1)熔、沸点规律
① 金属的熔、沸点取决于金属键的强弱，一般金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属晶体内部金属键越强，晶体熔、沸点越高。
② 金属晶体的熔点差别较大，如 Hg 熔点很低，碱金属熔点较低，铁等金属熔点很高。这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子和自由电子的作用力不同造成的。
③ 同一周期主族金属单质的熔点由左到右逐渐升高；同一主族金属单质的熔点自上而下逐渐降低。
④ 合金的熔点低于成分金属的熔点。
4、金属的晶体结构与物理性质
金属键与金属晶体
新知构建
（2）金属光泽：当可见光照射到金属表面上时,固态金属中的___________能够吸收所有频率的光并迅速释放,使得金属不透明并具有金属光泽。
自由电子
（3）导电性：金属内部自由电子的运动不具有方向性,在外加电场的作用下,金属晶体中的自由电子发生_______移动而形成电流。
定向
金属晶体中除自由电子外的金属阳离子在其位置附近振动，加热时，金属阳离子的振动加强，阻碍自由电子的运动，因而金属的电阻随温度升高而增大。
4、金属的晶体结构与物理性质
金属键与金属晶体
新知构建
（4）延展性：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,但排列方式不变,金属晶体中的化学键没有被破坏。
在金属晶体中，由于自由电子的“胶合”作用，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。
4、金属的晶体结构与物理性质
金属键与金属晶体
新知构建
结构型式 面心立方最密堆积 体心立方堆积 六方最密堆积
结构示
意图
配位数 12 8 12
实例
常见金属晶体的三种结构型式
Li、Na、K、Ba、W、Fe
Mg、Zn、Ti
Ca、Al、Cu
金属键与金属晶体
应用评价
(1)金属晶体的熔点一定比共价晶体低。（ ）
金属晶体的熔点有的高，有的低。
(2)同主族金属元素自上而下，金属单质的熔点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱。（ ）
(3)金属晶体除了纯金属还有大量合金。（ ）
×
√
√
离 子 晶 体
02
离子晶体
新知构建
离子键
离子晶体
钠离子、氯离子
成键本质
晶体类型
成键微粒
NaCl的晶胞
离子晶体
新知构建
离子晶体
新知构建
离子晶体
新知构建
离子晶体
新知构建


离子晶体
新知构建
6
12
6
12
离子晶体
新知构建
8
正六面体

离子晶体
新知构建

g·cm－3
离子晶体
新知构建
（1）熔沸点 , 难挥发难压缩。离子晶体中有较强的离子键,熔化或汽化时需消耗较多的能量。
（2）硬度_______且硬而脆。当晶体受到冲击力作用时,部分离子键发生断裂,导致晶体破碎。
（3）大多数离子晶体易溶于______溶剂(如水)中,难溶于___________溶剂(如汽油、苯、CCl4)。
较高
较大
极性
非极性
离子晶体
新知构建
离子晶体较脆，延展性较差
（4）导电性：固体___________,但熔融或溶于水后__________。
（5）无延展性：离子晶体中阴、阳离子交替出现,层与层之间如果滑动,同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定,所以离子晶体无延展性。
不导电
能导电
施加外力
发生滑动
同种电荷相互排斥，使晶面裂开
离子晶体
新知构建
离子晶体的熔沸点和硬度与___________的强弱有关，____________越强，离子晶体的熔沸点越高，硬度越大。
离子键
离子键
二者均为离子晶体，Na＋的半径小于Cs＋的半径，NaCl中离子键强于CsCl中离子键，所以NaCl的熔点高于CsCl的熔点。
NaCl的熔点为801 ℃，CsCl的熔点为645 ℃，
试解释其原因。
离子晶体
应用评价
(1)离子晶体中可能含有共价键。（ ）
(2)NaCl晶体中，每个Na＋周围有6个距离最近且相等的Na＋。（ ）
(3)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。（ ）
√
×
氯化钠晶体中，位于顶点的钠离子与面心的钠离子的距离最近，所以每个钠离子周围有12个距离最近且相等的钠离子。
√
课时小结
晶体 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
构成微粒 分子 原子 金属离子
自由电子 阴、阳离子
微粒间
作用力 范德华力
(少数有氢键) 共价键 金属键 离子键
性质 熔沸点 较低 很高 一般较高 较高
硬度 小 很大 一般较大 略硬而脆
溶解性 相似相溶 不溶 不溶
有些与水反应 多数溶于水
导电性 固态、液态均不导电，部分溶于水时导电 大部分固态、熔
融时都不导电 固态、熔融态时导电 固态时不导电，熔融时导电，能溶于水的溶于水时导电
随堂演练
1．下列有关金属元素特征的叙述正确的是(　　)
A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性
B．一般情况下，金属元素在化合物中显正价
C．金属元素在不同的化合物中的化合价均不同
D．金属元素的单质在常温常压下均为金属晶体
A项，对于变价金属，较低价态的金属离子既有氧化性，又有还原性，如Fe2+
C项，主族金属元素只有一种正化合价，如Mg；
D项，金属汞在常温常压下为液体。
B
随堂演练
2．下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是(　　)
A．O2、I2、Hg B．SiO2、Al、CO
C．Na、K、Rb D．Na、Mg、Al
A项，常温下Hg为液态，而I2为固态，错误；
B项，SiO2为共价晶体，其熔点最高，CO是分子晶体，其熔点最低，错误；
C项，Na、K、Rb价电子数相同，其离子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点逐渐降低，错误；
D项，Na、Mg、Al价电子数依次增多，离子半径逐渐减小，金属键依次增强，熔点逐渐升高，正确。
D