市级优质课 金属晶体

新课标人教版化学选修3第三章晶体结构与性质第三节金属晶体Ti金属样品4、金属为什么易导电？6、金属为什么具有较好的延展性？5、金属为什么易导热？7、金属晶体结构具有金属光泽和颜色原因？8、影响金属键强弱的因素有哪些？2、电子气理论是什么？3、金属共同的物理性质有哪些？1、金属键的定义、成健微粒、存在、特征？在金属单质的晶体中，原子之间以金属键相结合。描述金属键本质的理论是电子气理论。1、金属键的定义：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”被所有原子所共有，从而把所有的金属原子维系在一起。（1）成键微粒：金属原子（阳离子）和自由电子。（2）金属键存在：金属单质、合金。（3）金属键特征：没有方向性、饱和性。一、金属键2、金属晶体：通过金属键形成的晶体。1）在晶体中，不存在单个分子2）金属原子（阳离子）被自由电子所包围。金属晶体金属原子自由电子3、电子气理论：经典的金属键理论叫做“电子气理论”。它把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。二、金属共同的物理性质容易导电、导热、有延展性、不透明、有金属光泽等。【讨论1】金属为什么易导电？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。电子气中的自由电子在热的作用下，与金属原子频繁碰撞，所以金属的热导率随温度的升高而降低。三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系1、金属晶体结构与金属导电性的关系【讨论2】金属为什么易导热？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，把能量传给金属原子。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。2、金属晶体结构与金属导热性的关系【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？原子晶体受外力作用时，原子间的位移必然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型，无延展性。当金属受到外力时，由于金属键无方向性，各原子层发生相对滑动，但排列方式不变，弥漫在金属原子间的电子气可起到类似轴承中滚珠之间的润滑剂的作用，所以金属具有良好的延展性。3、金属晶体结构与金属延展性的关系4、金属晶体结构具有金属光泽和颜色•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钢灰色光泽。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、影响金属键强弱的因素：金属阳离子所带电荷越多、离子半径越小，金属键越强。金属键越强，熔点越高，硬度越大。金属键的强度差别较大。如：钠的熔点较低（98.81℃)，硬度较小；而钨是熔点最高(3410℃)硬度最大的金属。【思考4】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。【思考5】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）半径依次减小，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。资料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]500011000011.下列叙述正确的是（）A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子B．原子晶体中只含有共价键C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键D．分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键2.为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低，而卤素单质的熔沸点从上到下却升高？B练习【总结】金属晶体的结构与性质的关系微粒导电性导热性延展性密度大金属原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金属晶体具有紧密堆积结构知识回顾：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范德华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、钢铁等共价键范德华力金属键原子分子金属原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3、下列有关金属元素的特征叙述正确的是()A．金属元素的原子具有还原性，离子只有氧化性D．金属元素的化合价一定显正价C．金属元素在不同化合物中的化合价均不相同D．金属元素的单质在常温下均为金属晶体B4、金属的下列性质中，不能用金属的电子气理论加以解释的是()A．易导电B．易导热C．有延展性D．易锈蚀DD5、下列晶体中由原子直接构成的单质有()A．白磷B．氧气C．金刚石D．金属镁C6、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．金属原子间产生相互作用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C7、金属能导电的原因是（）A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动C．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子B8、下列叙述正确的是（）A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子B．原子晶体中只含有共价键C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键D．分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键B9、组成金属晶体的微粒（）A．金属原子B．金属阳离子和电子C．金属原子和电子D．阳离子和阴离子B10、金属晶体具有延展性的原因（）A．金属键很微弱B．金属键没有饱和性C．密堆积层的阳离子容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键D．金属阳离子之间存在斥力C金属晶体原子平面排列方式有几种？非密置层探究A143213642A5密置层配位数为4配位数为6二、金属晶体的原子堆积模型金属晶体的堆积方式──简单立方堆积非密置层层层堆积情况1：相邻层原子在同一直线上的堆积简单立方堆积配位数：晶胞含金属原子数16例：（Po）•体心立方堆积非密置层层层堆积情况2：相邻原子层上层原子填入下层原子的凹穴中体心立方堆积配位数：28晶胞含金属原子数:金属晶体的堆积方式──钾型下图是此种六方紧密堆积的前视图ABABA一种是将球对准第一层的球。123456于是每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式，形成六方紧密堆积。123456思考：第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式有几种？123456AB，思考：对第一、二层来说，第三层可以最紧密的堆积方式有几种？密置层堆积方式不存在两层原子在同一直线的情况，只有相邻层紧密堆积方式，类似于钾型。123456一种是将球对准第一层的球。123456123456另一种排列方式，是将球对准第一层的2，4，6位六方密堆积配位数：12。(同层6，上下层各3)晶胞含金属原子数:6金属晶体的堆积方式──镁型第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的2，4，6位，不同于AB两层的位置，这是C层。123456123456123456123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC第四层再排A，于是形成ABCABC三层一个周期。配位数：12(同层6，上下层各3)BCA晶胞含金属原子数:4金属晶体的堆积方式──铜型面心立方堆积模型采纳这种堆积的典型代表配位数晶胞镁型MgZnTi12简单立方Po6钾型NaKFe8铜型CuAgAu12总结思考：4中模型单位体积容纳原子数大小关系？52%68%74%74%空间利用率有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是()A．①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，③为体心立方堆积，④为面心立方最密堆积B．每个晶胞含有的原子数分别为：①1个，②2个，③2个，④4个C．晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③8，④12D．空间利用率的大小关系为：①＜②＜③＜④课后练习【解析】①为简单立方堆积，②为体心立方堆积，③为六方最密堆积，④为面心立方最密堆积，②与③判断有误，A项错误；每个晶胞含有的原子数分别为：①8×＝1，②8×＋1＝2，③8×＋1＝2，④8×＋6×＝4，B项正确；晶胞③中原子的配位数应为12，其他判断正确，C项错误；四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，D项错误。【答案】B