3-3 金属晶体 (1)金属概论 课件（21张ppt） 2020-2021学年人教版高二化学选修3

晶体结构与性质
W：2021.4
第三章
学习
目标
1. 了解金属的性质和形成原因
2.掌握金属键的本质——“电子气理论”
重难点：
1、金属具有共同物理性质的解释
2、金属键和电子气理论
第三节 金属晶体
3、能用电子气理论和金属晶体的有关知识解释金属的性质
Ti
金属样品
观察
学习
金属概论
1、金属分类
贵金属、
稀土金属
知识回顾
按密度分
轻金属：
重金属：
[ρ<4.5g/cm3]
[ρ>4.5g/cm3]
如：K、Ca、Na、Mg、Al…
如：Cu、Zn、Ag、Au…
按冶金分
黑色金属：
有色金属：
Fe、Cr、Mn及其合金
除Fe、Cr、Mn外的其它金属
按含量分
常见金属：
稀有金属：
Al、Fe、Na、Mg…
Zr、Hf…
（1）大多数金属呈银白色，有金属光泽； 金属中除汞常温为液态外，其余均为固态；
（2）密度、硬度、熔点差别大；
（3）导电性、导热性一般较强；
（4）延展性。
2、金属的物理通性
思考：金属有哪些物理通性呢？
知识回顾
一、金属键
1、金属键
金属离子和自由电子之间的较强作用
思考：金属为什么具有这些共同的性质呢？
构成金属的粒子有哪些？
金属阳离子和自由电子
构成微粒
微粒之间存在的作用力是什么？
定义
通过金属键作用形成的晶体
金属晶体
1、是否物质里有阳离子必然有阴离子，有阴离子必然有阳离子？
2、金属键的特征
自由电子在整块金属中自由移动
金属键没有饱和性和方向性
3、金属键的本质
金属原子脱落下来的价电子形成遍布整个晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。
“电子气理论”-自由电子理论
思考交流
金属晶体
金属原子
自由电子
观察
学习
在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。导电性随温度升高而降低。
4、用电子气理论解释金属的物理性质
思考交流
阅读教材73页第3、4自然段思考：
2.金属为什么易导电？电解质和金属晶体导电有什么区别？
3.金属为什么易导热？
4.金属为什么具有较好的延展性？
晶体类型
电解质
金属晶体
导电时的状态
导电粒子
水溶液或
熔融状态下
自由移动的离子
自由电子
晶体状态
4、用电子气理论解释金属的物理性质
思考交流
阅读教材73页第3、4自然段思考：
2.金属为什么易导电？电解质和金属晶体导电有什么区别？
3.金属为什么易导热？
4.金属为什么具有较好的延展性？
自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，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，把能量传给金属离子。
金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。
4、用电子气理论解释金属的物理性质
思考交流
阅读教材73页第3、4自然段思考：
2.金属为什么易导电？电解质和金属晶体导电有什么区别？
3.金属为什么易导热？
4.金属为什么具有较好的延展性？
? 原子晶体受外力作用时，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，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，所以在各原子层之间发生相对滑动之后，金属键未被破坏，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不断裂，因此，金属有良好的延展性。
自由电子
+
金属离子
错位
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
4、用电子气理论解释金属的物理性质
?
(1)导电性
(2)导热性
(3)延展性
金属离子和自由电子
自由电子在外加电场的作用下发生定向移动
自由电子与金属离子碰撞传递热量
晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用
一般地，熔点、硬度等取决于金属晶体内部作用力的强弱。
(4)熔点、硬度的影响因素
4、用电子气理论解释金属的物理性质
由于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或银灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。
当金属成粉末状时，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，所以成黑色。
(5)金属的金属光泽和颜色
金属阳离子半径越小，所带电荷越多，金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大
5、如何比较金属键的强弱？
思考交流
6、已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减，试用金属键理论加以解释。
同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数相同），从上到下，原子（离子）半径依次增大，则单质中所形成金属键依次减弱，故碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减。
7、试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小。
同周期元素，从左到右，价电子数依次增大，原子（离子）半径依次减弱，则单质中所形成金属键依次增强，故钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小顺序是：钠＜镁＜铝。
?
三种晶体类型与性质的比较
晶体类型
原子晶体
分子晶体
金属晶体
概念
相邻原子之间以共价键相结合而成具有空间网状结构的晶体
分子间以分子间作用力相结合而成的晶体
通过金属键形成的晶体
作用力
构成微粒
物
理
性
质
熔沸点
硬度
导电性
实例
金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅
Ar、S等
Au、Fe、Cu、钢铁等
共价键
分子间作用力
金属键
原子
分子
金属阳离子和自由电子
很高
很低
差别较大
很大
很小
差别较大
无（硅为半导体）
无
导体
观察
学习
金属之最
熔点最低的金属是--------
汞 [-38.87℃]
熔点最高的金属是--------
钨 [3410℃]
密度最小的金属是--------
锂 [0.53g/cm3]
密度最大的金属是--------
锇 [22.57g/cm3]
硬度最小的金属是--------
铯 [0.2]
硬度最大的金属是--------
铬 [9.0]
最活泼的金属是----------
铯
最稳定的金属是----------
金
延性最好的金属是--------
铂[铂丝直径： mm]
展性最好的金属是--------
金[金箔厚： mm]
资
料
01
02
课堂
练习
下列四中有关性质的描述，可能是金属晶体的是（ ）
A、有分子间作用力结合而成，熔点很低
B、固体或熔融态易导电，熔点较高
C、由共价键结合成网状晶体，熔点很高
D、固体不导电，熔融态也不导电，但溶于水后能导电
B
金属晶体的形成是因为晶体中存在（ ）
A.金属离子间的相互作用
B．金属原子间的相互作用
C.金属离子与自由电子间的相互作用
D.金属原子与自由电子间的相互作用
C
03
04
课堂
练习
下列说法错误的是（ ）
A、镁的硬度大于铝
B、镁的熔沸点低于钙
C、镁的硬度大于钾
D、钙的熔沸点高于钾
D
下列性质，适用于某种金属晶体的是( )
A. 熔点1070℃，易溶于水，其水溶液能导电
B. 熔点10.31℃，液态不导电，其水溶液能导电
C. 能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃
D. 熔点97.81℃，质软，导电，密度小于水
AB
05
在单质的晶体中一定不存在的粒子是（ ）
A.原子 B.分子
C.阴离子 D.阳离子
C
课堂
练习
06
现有以下8种晶体：A．干冰　B．CS2　C．金刚石　D．SiC　E．晶体硅　F．水晶　G．冰　H．晶体氩
(1)属于分子晶体，且分子的立体构型为直线形的是________。
(2)通过非极性键形成的原子晶体是___；晶体内不含化学键的是___。
(3)直接由原子构成的晶体是________，其中属于分子晶体的是____。
(4)受热熔化时，化学键发生变化的是________，干冰的熔点比冰的熔点低得多，原因是______________。
(5)干冰、CS2、水晶都是同主族的两种元素组成的化合物，它们的熔点高低顺序为______＞______＞______(用化学式填空)，其原因是______________
(6)金刚石、SiC、晶体硅都是同主族元素组成的晶体，它们的熔点高低顺序为________＞________＞________(用名称填空)，其原因是_________________。
AB
CE
H
CDEFH
H
CDEF
冰中H2O分子之间存在氢键作用力比CO2分子间范德华力大
SiO2　 CS2　 CO2
SiO2是原子晶体，CS2和CO2是分子晶体，且相对分子质量CS2>CO2
金刚石　 碳化硅　 晶体硅
金刚石、碳化硅、晶体硅都是原子晶体，键长：C—C键C—Si键>Si—Si键
演示结束. 感谢聆听
2021