3.3.1金属晶体 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

金属晶体与离子晶体 第三节 第三章 晶体结构与性质 第一课时 金属晶体 学习目标： 1.了解金属键的本质； 2.知道金属晶体的结构特点； 3.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； 4.能列举金属晶体的基本堆积模型。 第一课时 金属晶体 金属有哪些物理通性? 金属为什么具有这些物理通性呢?与金属的微观结构有什么关系呢？ 金属的通性 金属光泽 导电性 导热性 延展性 第一课时 金属晶体 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。 这种把所有金属原子维系在一起的作用力，称为“金属键”。 金属键本质的简单理论称为“电子气理论” 第一课时 金属晶体 成键微粒：金属阳离子、自由电子 成键本质：金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用 一、金属键 （金属键属于化学键的一种） 特征：无方向性和饱和性 存在：存在于金属单质和合金中 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 Mg 72 2 651 1107 Al 53.5 3 660 2324 K 138 1 63.65 759 思考：金属熔化时要破坏金属键，金属键越强，则金属的熔沸点越高。 对比锂、钠、镁、铝、钾的原子结构和熔、沸点的数据可找出哪些规律？ 第一课时 金属晶体 成键微粒：金属阳离子、自由电子 成键本质：金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用 一、金属键 （金属键属于化学键的一种） 特征：无方向性和饱和性 影响金属键强弱的因素： (1) 金属元素的原子半径 (2) 价电子的数目 存在：存在于金属单质和合金中 第一课时 金属晶体 金属原子之间通过金属键相互结合形成的晶体 二、金属晶体 在金属晶体中只有阳离子，没有阴离子 晶体中有阳离子不一定有阴离子，若有阴离子，则一定有阳离子 (2) 在金属晶体中，不存在单个分子或原子 金属晶体是一种“巨分子” 第一课时 金属晶体 金属的通性 金属光泽 导电性 导热性 延展性 如何根据“电子气理论”解析金属的通性？ 延展性 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，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，使各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用而不易断裂。 导电性 在金属晶体中“电子气”的运动是没有方向的，但在外加电场的作用下“电子气”就会发生定向移动，从而形成电流。 高温下热运动剧烈，电子的定向移动程度减弱，金属的导电性减弱。 不同的金属导电能力不同，导电性最强的三种金属是：Ag、Cu、Al。 电子气在金属晶体中无序运动时，与金属原子、金属阳离子相互碰撞，在碰撞过程中会发生能量交换。 当金属的某一部分受热时，从区域获得能量通过这种相互碰撞，将能量从温度高的区域传递到温度低的区域，最后使整块金属的温度趋于一致。 导热性 金属一般具有银白色光泽，与金属键密切相关。 当光辐射到金属表面上时，自由电子可以吸收所有频率的光，跃迁到高的能级，高能级不稳定，然后很快释放出各种频率的光，也可以说反射出光，这就使得绝大多数金属呈现银灰色以至银白色光泽。 少数金属能吸收某些频率的光而显其他颜色，如Au金黄色，Cu红色，Cs略带金色等。 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，所以呈黑色。 金属光泽和颜色 黑色的铁粉 银白色的纯铁块 金属在形成合金时是向金属晶体中掺入不同的金属或非金属，就像滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使金属的延展性、硬度等性能发生改变。 三、金属晶体的性质 第一课时 金属晶体 2.不同金属晶体，其熔点差别较大。 一般合金的熔点比各组分的熔点低。 1.金属晶体一般具有良好的导热性、导电性、延展性 钨是熔点最高的金属(3410 ℃) 汞是熔点最低的金属(-38.9 ℃ ) 如果金属原子在平面上（二维空间）紧密放置，可有两种排列方式 非密置层 密置层 四、金属晶体的结构 由于金属键没有饱和性和方向性，因此金属原子尽可能采取最紧密的堆积方式，使得金属晶体结构最稳定，能量最低。 第一课时 金属晶体 每个圆球与其它4个球相切，配位数为4 每个圆球与其它6个球相切，配位数为6 第一课时 金属晶体 将密置层和非密置层按一定的方式在三维空间中堆积，就得到了金属晶体的4种基本堆积方式： 简单立方堆积（A4）、 体心立方堆积（A2）、 面心立方最密堆积（A1）、 六方最密堆积（A3） 非密置层 堆积 密置层 堆积 Po(钋) 简单立方密堆积（A4） 晶胞中原子周围距离最近的其他原子数(即配位数)是____个。 6 1 2 3 4 5 6 只有金属（Po）采取这种堆积方式 体心立方密堆积（A2） Li、Na、K、 Ba、W、Fe 晶胞中原子周围距离最近的其他原子数(即配位数)是____个。 8 面心立方最密堆积（A1） Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt 晶胞中原子周围距离最近的其他原子数(即配位数)是____个。 12 立方最密堆积：面心立方。三面，每一面都有4个原子离红球最近，因此配位数为12 六方最密堆积 （A3） Mg、Zn、Ti 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 晶胞中原子周围距离最近的其他原子数(即配位数)是____个。 12 红线为晶胞。根据晶胞的特征，我们知道晶胞应该具有平移性，即在晶胞平移的过程中晶胞不能旋转，因此在这个六方柱内并不存在三个完整的晶胞。晶胞的顶点位置的原子还是被8个晶胞所共有。 金属晶体的4种堆积方式比较 堆积 类型 代表 物质 层类型 晶胞 每个晶胞所含原子数 配位数 空间 利用率 简单 立方 体心 立方 六方 最密 面心 最密 Po(钋) 非密置层 1 6 K Na Fe 非密置层 2 8 Mg Zn Ti 密置层 2 12 Cu Ag Au 密置层 4 12 52% 68% 74% 74% 基础课时13　金属键与金属晶体 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 基础课时固基练 1 2 4 学习效果·随堂评估自测 3 4.金属光泽 金属晶体 金属阳离子 金属键 价电子 金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用 物理 性质 电子气理论 解释 1.导电性 2.导热性 3.延展性 所带电荷数 金属离子半径大小 金属键大小影响因素 决定 物理性质：硬度、熔沸点大小 金属晶体小结 本质 基础课时13　金属键与金属晶体 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 基础课时固基练 1 2 4 学习效果·随堂评估自测 3 23 ①简单立方堆积（A4） 晶胞原子数： 空间利用率： 配位数： 52% 6 1 非密置层堆积，属于这种堆积的金属有Po ②体心立方堆积（A2） 非密置层堆积，碱金属、Fe等采取这种堆积方式。 晶胞原子数： 空间利用率： 配位数： 68% 8 2 面心立方最密堆积（A1） 属于这种堆积的金属有 晶胞原子数： 空间利用率： 配位数： 74% 12 4 密置层堆积，Ca、Sr、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Al、Pb等采取这种堆积方式。 面心立方最密堆积 1 2 3 4 5 6 B C A ④六方最密堆积 密置层堆积，Ca、Sr、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Al、Pb等采取这种堆积方式。 晶胞原子数： 空间利用率： 配位数： 74% 12 6 $