3.3.1金属晶体 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第三节 金属晶体与离子晶体　 第1课时 金属晶体 人教版选择性必修2 lijinhu (l) - 情境引入 ：金属的置换反应 观察金属置换反应中金属的生长过程，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。那么，金属晶体中的原子是通过什么作用力结合在一起的？ 知道金属晶体的结构特点，能借助金属晶体模型说明金属晶体中的粒子及其粒子间的相互作用，能从微观的视角来解释金属晶体的导电性、导热性、延展性等宏观性质。 学习目标 重点:金属晶体的结构特点与性质之间的关系，运用电子气理论解释金属性质。难点:金属晶体的结构特点和性质。 重难点 阅读课本P86-87，回答下列问题 1.什么是电子气理论？ 2.什么是金属键，其本质是什么？ 3.为什么钠的熔点较低，硬度较小，而钨的熔点很高？ 4.请用电子气理论解释金属的导电性、导热性、延展性。 5.金属晶体的构成微粒及微粒间的作用力是什么？ 6.哪些晶体属于金属晶体呢？ 2.金属键的本质--电子气理论: 一、金属键 ①电子气理论(最简单理论) ②能带理论 1.描述金属键的理论: 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阳离子。该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，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 金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用（静电作用） 金属阳离子和自由电子 4. 定义： 3.成键粒子： 5.金属键的存在： 存在于金属单质和合金中 一、金属键 6.金属键的特征: 金属键无方向性和饱和性。 原因：金属晶体中的自由电子不专属于某个特定的金属阳离子，而是几乎均匀地分布在整个晶体里，把所有金属原子维系在一起，自由电子可以在整块金属中自由移动， 影响金属键的强弱因素有哪些？ 想一想：钠与钨都是金属晶体，为什么钠的熔点较低，硬度较小，而钨的熔点很高？ 不同的金属其构成原子不同，原子间所形成的金属键强弱不同，故物质的物理性质差别很大。 思考：对比锂、钠、镁、铝、钾的原子结构和熔沸点的数据，分析金属晶体的熔沸点(金属键的强弱)与哪些因素有关？ 晶体 原子半径/pm 价电子数 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 金属原子半径越小、价电子数越多，金属键越强，反之，金属键越强。金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 7.影响金属键的强弱因素和对金属性质影响 金属元素的原子半径和价电子数 注意：①熔点最高的金属是钨，硬度最大的金属是铬。②金属键的强度差别很大。 下列关于金属键的叙述中，不正确的是（ ） A.金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈 相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用 B.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用， 所以与共价键类似，也有方向性和饱和性 C.金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属 键无饱和性和方向性 D.构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动 【课堂练习】 B 2.下列物质的熔点依次升高的是( ) A.Mg、Na、K B.Na、Mg、Al C.Na、Rb、K D.铝、铝硅合金 B 二、金属晶体 1.概念： 金属原子之间通过金属键相互结合形成的晶体。 构成粒子 2. 粒子间的作用力 金属阳离子+自由电子 金属键 注：①金属晶体和共价晶体一样，是一种“巨分子”，不存在单个分子。 ②晶体中有阳离子不一定有阴离子。 3.常见金属晶体： 注：金属在常温下都是晶体（汞是液体） ①纯金属（注：晶体锗、灰锡是共价晶体，汞常温下为液体） ②合金（大多数合金是以一种金属为主要组成，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） 4. 金属晶体的物理性质 (1)具有良好的延展性、导电性、导热性、金属光泽等物理通性。 (2)熔、沸点及硬度一般较高，但差异较大 金属晶体熔化时破坏金属键，金属键越强，熔沸点、硬度越大。 （金属原子半径越小，价电子数越多，金属键越强） (3)合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低； 合金的硬度比其各成分金属的硬度高。 如何解释金属晶体的物理通性？ 5. 用“电子气理论”解释金属的通性 通性一：金属的延展性 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。 【思考】为什么合金的延展性变差？ 【思考】为什么合金的延展性变差？ 提示：纯金属内所有原子的大小和形状是相同的，原子的排列十分规整。合金中掺入了不同的金属或非金属原子，就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样，改变了金属原子有规则的层状结构，使原子之间的相对滑动变的困难，因此形成的合金的延展性变差、硬度增大。 纯金属 合金 Fe C 5. 用“电子气理论”解释金属的通性 通性二：金属的导电性 在金属晶体中，充满着带负电的“电子气”（自由电子），这些电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下，自由电子定向运动形成电流，使金属具有良好的导电性。不同的金属导电能力不同，导电性最强的三中金属是：Ag、Cu、Al。 注意：关于导电性 ②石墨具有导电性，属于非金属。 还有一大类能导电的有机高分子化合物（如聚乙炔），也不属于金属。 ③当温度升高时，金属阳离子的振动加剧，对自由电子的定向移动产生了阻碍作用，金属的电阻随温度升高而增大，故导电能力下降。 ①金属晶体具有导电性，但能导电的物质不一定是金属 5. 用“电子气理论”解释金属的通性 通性三：金属的导热性 金属晶体中，自由电子在运动中不断地与金属阳离子碰撞，从而发生能量交换，当金属晶体的一端受热，加强了该端的金属阳离子的振动，自由电子将热能迅速地传递到另一端，使金属整体的温度很快的升高，所以金属有很好的导热性。 + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - 金属晶体内部存在自由电子，当光线投射到金属表面时，自由电子吸收可见光，然后又把各种波长的光大部分再反射出来，这就使绝大多数金属呈现银灰色或银白色光泽。（某些金属因易吸收某些频率光而呈特殊颜色）金属在粉末状态时，金属原子的取向杂乱，排列不规则，吸收可见光后不能再反射出来，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。(铝粉为银白色，俗称“银粉”)。整块金属具有金属光泽而金属粉末常呈暗灰色或黑色。 5. 用“电子气理论”解释金属的通性 通性四：金属光泽 银白色的纯铁块 黑色的铁粉 知识扩展 金属晶体的堆积方式 1. 简单立方堆积——Po(钋) 原子位置：顶角 配位数: 6 ; a=2r 2. 体心立方堆积—K、Na、Fe、碱金属等 微粒位置：顶角与体心 配位数：8 ；4r = 3. 六方最密堆积—Mg、Zn、Ti等， 配位数：12 微粒位置：顶角与体内 4.面心立方最密堆积—Cu、Ag、Au 等， 微粒位置：顶角与面心 配位数：12 ; 4r=a (1)常温下，金属单质都以晶体形式存在( ) (2)金属键可以看成是由许多个原子共用许多个电子形成的，故金属键 也有方向性和饱和性( ) (3)金属晶体的熔点一定比共价晶体的低( ) (4)晶体中有阳离子，必然含有阴离子( ) (5)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( ) (6)金属晶体中，除了纯金属，还有大量合金( ) (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、有机 高分子化合物等( ) 【课堂练习】 ×  ×  ×  ×  √  √  √ B 2.下列关于金属性质和原因的描述错误的是( ) A.金属一般具有银白色光泽，是物理性质，该性质与金属键没有关系 B.金属具有良好的导电性，是因为金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了“电子气”，在外加电场的作用下，自由电子定向移动便形成了电流 C.金属具有良好的导热性，是因为自由电子与金属离子发生碰撞，传递 了能量 D.金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键 A 3、下列对于金属熔、沸点、硬度的判断正确的是(　 ) A. 金属镁的熔点高于金属铝 B. 碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐升高的 C. 金属铝的硬度大于金属钠 D. 金属镁的硬度小于金属钙 C 对点训练 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 课堂小结 金属晶体 金属键 电子气理论 成键微粒 特点 影响因素：金属原子半径与价电子数 对金属性质的影响 金属晶体 定义、构成微粒以及作用力 类别 物理性质 用电子气理论解释金属晶体的导电性、延展性、导热性 $$