第三章

晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)3.3.1金屬晶體

學(xué)習(xí)任務(wù)與目標(biāo)1.能辨識(shí)常見(jiàn)的金屬晶體，能從微觀的角度分析金屬晶體中

構(gòu)成微粒及微粒間作用力，并解釋金屬的物理性質(zhì)。2.知道金屬鍵的特點(diǎn)與金屬某些性質(zhì)的關(guān)系。一、金屬的物理性質(zhì)鋁鋰合金用于C919飛機(jī)的外殼國(guó)家體育場(chǎng)的鋼架結(jié)構(gòu)銅電纜金屬具有金屬光澤導(dǎo)電性導(dǎo)熱性延展性等導(dǎo)二、金屬的結(jié)構(gòu)——電子氣理論1.電子氣理論金屬原子金屬離子失去價(jià)電子自由電子幾乎均勻分布于晶體金屬鍵展二、金屬的結(jié)構(gòu)——電子氣理論當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉?lái)的排列方式，而且彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤(rùn)滑劑的作用，所以金屬有良好的延展性。(1)延展性外力展二、金屬的結(jié)構(gòu)——電子氣理論自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬陽(yáng)離子碰撞，引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某部分受熱時(shí)，那個(gè)區(qū)域里的自由電子能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，通過(guò)碰撞，把能量傳遞給金屬陽(yáng)離子。自由電子與金屬陽(yáng)離子頻繁碰撞，把能量從溫度高的部分傳遞到溫度低的部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。(2)導(dǎo)熱性金屬的導(dǎo)熱性可以解釋生活中常見(jiàn)的一些現(xiàn)象。在冬天我們感覺(jué)金屬制品比木制品更涼，原因是當(dāng)人接觸到金屬時(shí)，金屬很快將人體的熱量傳遞出去，因?yàn)槟局破凡灰讓?dǎo)熱所以當(dāng)人接觸到木制品時(shí)，身體的熱量不易散失。展二、金屬的結(jié)構(gòu)——電子氣理論在金屬晶體中，存在許多自由電子，這些電子移動(dòng)是沒(méi)有方向的，但是在外加電場(chǎng)的作用下，自由電子就會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流，使金屬表現(xiàn)出導(dǎo)電性。金屬導(dǎo)電的粒子是自由電子，導(dǎo)電過(guò)程是物理變化。而電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的粒子是自由移動(dòng)的陰陽(yáng)離子，導(dǎo)電過(guò)程是化學(xué)變化(3)導(dǎo)電性外加電場(chǎng)不同的金屬導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最強(qiáng)的三種金屬是：Ag、Cu、Al。展二、金屬的結(jié)構(gòu)——電子氣理論

Cs由于金屬內(nèi)部原子以最緊密堆積狀態(tài)排列，且存在自由電子，所以當(dāng)光線照射到金屬表面時(shí)，自由電子可以吸收所有頻率的光并很快放出，使金屬不透明且具有金屬光澤。金屬在粉末狀態(tài)時(shí)，金屬原子的取向雜亂，排列不規(guī)則，吸收可見(jiàn)光后不能再反射出來(lái)，所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色展金屬性質(zhì)熔點(diǎn)最低的金屬是--------汞[-38.87℃]熔點(diǎn)最高的金屬是--------鎢[3410℃]密度最小的金屬是--------鋰[0.53g/cm3]密度最大的金屬是--------鋨[22.57g/cm3]硬度最小的金屬是--------銫[0.2]硬度最大的金屬是--------鉻[9.0]最活潑的金屬是----------銫最穩(wěn)定的金屬是----------金延性最好的金屬是--------鉑[鉑絲直徑：mm]展性最好的金屬是--------金[金箔厚：mm]展三、金屬鍵——概念(1)金屬鍵定義：金屬陽(yáng)離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用。(2)成鍵微粒：金屬陽(yáng)離子和自由電子。(3)成鍵本質(zhì)：金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子

氣”，被所有原子共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。(4)金屬鍵特征：無(wú)方向性、無(wú)飽和性。它們的結(jié)構(gòu)就好像很多硬球一層一層很緊密地堆積，每一個(gè)金屬原子的周圍有較多相同的原子圍繞著。金屬晶體展三、金屬鍵——影響因素原子半徑價(jià)電子數(shù)金屬鍵金屬的物理性質(zhì)決定延展性導(dǎo)電性導(dǎo)熱性金屬光澤......熔沸點(diǎn)原子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)。金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大展四、金屬晶體1.定義：金屬原子之間通過(guò)金屬鍵相互結(jié)合形成的晶體，叫做金屬晶體。2.金屬晶體中的粒子及粒子間的相互作用：構(gòu)成微粒金屬晶體微粒間的作用力金屬陽(yáng)離子和電子金屬鍵展四、金屬晶體——注意事項(xiàng)①在金屬晶體中有陽(yáng)離子，但沒(méi)有陰離子，所以，晶體中有陽(yáng)離子不一定有陰離子，若有陰離子，則一定有陽(yáng)離子。展②在金屬晶體中，不存在單個(gè)分子或原子，金屬單質(zhì)或合金(晶體鍺、灰錫除外)屬于金屬晶體。③金屬晶體與共價(jià)晶體一樣是一種“巨分子”。⑤自由電子不是專屬于某個(gè)特定的金屬陽(yáng)離子，而是在整塊固態(tài)金屬中自由移動(dòng)。④金屬鍵既沒(méi)有方向性，也沒(méi)有飽和性，是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電作用。注意：五、典型的的金屬晶體3.典型的的金屬晶體展金屬（除汞外）在常溫下都是晶體，稱其為金屬晶體。金屬晶體中，除了純金屬，還有大量的合金。大多數(shù)合金是以一種金屬為主要組成，如以鐵為主要成分的碳鋼、錳鋼、不銹鋼等，以銅為主要成分的黃銅、青銅、白銅等。合作探究1、金屬鍵本質(zhì)是什么？有沒(méi)有飽和性與方向性？2、金屬晶體只能是金屬嗎？金屬全是金屬晶體嗎？金屬鍵的特征：無(wú)方向性和飽和性合金也是金屬晶體并且金屬錫是共價(jià)晶體思思1、構(gòu)成金屬晶體的粒子有哪些？2、金屬導(dǎo)電與電解質(zhì)在熔融狀態(tài)下導(dǎo)電、電解質(zhì)溶液導(dǎo)電有什么不同？3、金屬在導(dǎo)熱過(guò)程中粒子的運(yùn)動(dòng)情況如何？熱量是通過(guò)什么方式傳遞的？4、金屬在受到外力時(shí)為什么不易斷裂？其晶體結(jié)構(gòu)是如何變化的？金屬陽(yáng)離子、自由電子自由電子的定向移動(dòng)自由離子的定向移動(dòng)自由電子的運(yùn)動(dòng)加速，碰撞。金屬晶體中原子相對(duì)滑動(dòng)，自由電子也隨著移動(dòng)，使金屬陽(yáng)離子和自由電子之間保持較強(qiáng)的相互作用。晶體結(jié)構(gòu)不變。非密置層密置層金屬原子在二維平面里放置得到兩種方式，配位數(shù)分別為4和6，可分別稱為非密置層和密置層。金屬晶體可看成金屬原子在三維空間中堆積而成。六、金屬晶體的結(jié)構(gòu)

非密置層堆積出現(xiàn)兩種方式

簡(jiǎn)單立方堆積

a=2r體心立方堆積

√3a=4r六、金屬晶體的結(jié)構(gòu)

密置層堆積出現(xiàn)兩種方式

每?jī)蓪又貜?fù)一次紅球---黑箭頭（或藍(lán)箭頭）---紅球

---黑箭頭（或藍(lán)箭頭）

每三層重復(fù)一次

紅球---黑箭頭---藍(lán)箭頭---紅球

---黑箭頭---藍(lán)箭頭

√2a=4r空間有限，不能六個(gè)空隙全填滿，所以選擇黑箭頭或藍(lán)箭頭的其中一種方式填充。

六、金屬晶體的結(jié)構(gòu)六、金屬晶體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單立方晶胞體心立方晶胞面體心立方晶胞六方晶胞金屬晶體的結(jié)構(gòu)類型六、金屬晶體的結(jié)構(gòu)只有金屬釙采用簡(jiǎn)單立方堆積。堿金屬等采用體心立方堆積（空間利用率68%，配位數(shù)8）。鈣等采用面心立方堆積（空間利用率74%，配位數(shù)12）。鎂等采用六方最密堆積（空間利用率74%，配位數(shù)12---假設(shè)最上面的中間的原子為中心，與其相切的原子為上面三個(gè)，下面三個(gè)，四周六個(gè)）。六、金屬晶體的結(jié)構(gòu)六、課堂練習(xí)1.正誤判斷(1)金屬在常溫下都是晶體()(2)金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電吸引作用()(3)金屬晶體在外力作用下，各層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，金屬鍵被破壞()(4)共價(jià)晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高，分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低()(5)金屬晶體除了純金屬，還有大量的合金()(6)有機(jī)高分子化合物一定不能導(dǎo)電()(7)金屬的電導(dǎo)率隨溫度的升高而降低()×××××√√檢六、課堂練習(xí)【思考】①比較Na、Mg、Al的熔沸點(diǎn)高低以及硬度大小熔沸點(diǎn)：Na<Mg<Al硬度：Na<Mg<Al②比較Li、Na、K的熔沸點(diǎn)高低以及硬度大小熔沸點(diǎn)：Li>Na>K硬度：Li>Na>K同一周期金屬原子半徑越來(lái)越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)增加，故熔點(diǎn)越來(lái)越高，硬度越來(lái)越大；檢1、金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在（

）A、金屬離子間的相互作用B、金屬原子間的相互作用C、金屬離子與自由電子間的相互作用

D、自由電子間的相互作用C2、金屬能導(dǎo)電的原因是（

）A、金屬晶體中金屬陽(yáng)離子與自由電子間的作用較弱B、金屬晶體中的自由電子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng)C、金屬晶體中的金屬陽(yáng)離子在外加電場(chǎng)作用下可發(fā)生定向移動(dòng)D、金屬晶體在外加電場(chǎng)作用下可失去電子B3、下列關(guān)于金屬及金屬鍵的說(shuō)法正確的是（

）A、金屬鍵具有方向性與飽和性B、金屬鍵是金屬陽(yáng)離子與自由電子間的相互作用C、金屬導(dǎo)電是因?yàn)樵谕饧与妶?chǎng)作用下產(chǎn)生自由電子D、金屬