3.3.1金属晶体 讲义 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

金属晶体 【核心素养发展目标】 1.知道金属键的含义和金属晶体的结构特点，能用“电子气理论”解释金居的一些物理性质 2.熟知金属晶体的原子堆积模型的分类及结构特点 【主干知识梳理】 一、金属键和金属品体 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)金属键的本质 ①金属原子的价电子受原子核的束缚力比较弱，价电子容易脱离原子核的束缚形成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” ②“电子气理论”：“电子气“使得金属阳离子和自由电子之间形成强烈的相互作用，这一理论称为“电子气理论”， “电子气理论”示意图如下。金屈键本质上是一种电性作用 金属晶体的电子气理论示意图 (⑤金属键的特征：金属键没有方向性和饱和性 ①金属阳离子可以看作等径圆球，从不同方向与其它阳离子和自由电子间产生作用力，因此金属键无方向性 ②金属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（金属阳离 子沉没在电子的海洋中)，因此金属晶体中存在所有金届阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用，这 说明金属键没有饱和性 (⑥金属键的强弱和对金属性质的影响 ①金属键的强弱影响因素：取决于金属元素的原子半径和价层电子数。原子半径越小，价电子数越多，金属键 越强：原子半径越大，价层电子数越少，金属键越弱 ②对金属性质的影响：金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大 如：熔点最高的金属是钨，硬度最大的金属是铬 2.金属品体 (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)构成微粒及微粒间作用 ①构成的微粒：金属阳离子和自由电子 ②微粒间的作用力：金属键 ③气化或熔化时破坏的作用力：金属键 (③)常见的金属品体：金居单质和合金 (④金属晶体的熔、沸点比较一金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度一般也越大 ①同周期金属单质，从左到右熔、沸点升高，：N、Mg、AI的熔、沸点逐渐升高 ②同主族金屈单质，从上到下熔、沸点降低，如：碱金届从上到下熔、沸点逐渐降低 ③合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低 ④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低（一389C:而铁常温下为固体，熔点很高(1538℃） ()用“电子气理论”解释金属的物理性质 ①金属的延展性 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，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，所以在各个原子层发生相对滑动以后，仍然可以保特 这种相互作用，因此金属原子即使在外力作用下发生形变，也不容易断裂，因而金属有良好的延展性。当向 金属晶体中掺入不同的金居或非金属原子时，就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这 种金属的延展性甚至硬度发生改变，这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的一种解释 ②金属的导热性 金属的导热性是由于“电子气”中的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 ③金属的导电性 在金属晶体中，充满着带负电荷的“电子气”，“电子气”的运动是没有方向性的，但在外加电场作用下，“电 子气”会发生定向移动，从而形成电流，呈现良好的导电性 【微点拨】 ①金属单质和合金都属于金属晶体 ②金属品体中含有金属阳离子，但没有阴离子 ③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，两者导电的本质不同 ④温度升高，金属阳离子的振动频率和自由电子的无序运动增强，金属导电能力减弱：电解质溶液中，阴、阳 离子随溶液温度升高，运动速率加快，导电能力增强 ⑤金属的热导率随温度升高而降低是由于在热的作用下，自由电子与金属原子频繁碰撞，阻碍了自由电子对能 量的传递 ⑥有金属光泽的单质不一定是金属单质，：晶体硅、晶体碘也有金属光泽 ⑦金属晶体有导电性，但能导电的物质不一定是金属，如：石墨、硅、能导电的有机高分子化合物等 【对点训练1】 1.下列有关金属键的叙述错误的是() A,金属键没有饱和性和方向性 B.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用 C.金属键中的电子属于整块金属 D.金属的性质和金属固体的形成与金属键有关 2.下列4种有关性质的叙述中，可能属于金属晶体的是() A,由分子间作用力结合而成，熔点低 B.固体易导电，熔点在1000C左右 C.由共价键结合成网状结构，熔点高 D.固体不导电，但溶于