3.3.1 金属晶体 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第三章 晶体结构与性质 第三节 金属晶体与离子晶体 第1课时 金属晶体 雪花、钻石、食盐和铜都是晶体，那晶体之间有没有什么不同呢，雪花、钻石、食盐和铜的微粒构成是一样的吗？ 分子间作用力 分子晶体 共价键 水分子 碳原子 共价晶体 雪花 钻石 离子键 离子晶体 钠离子、氯离子 食盐 金属键 金属晶体 铜原子、电子 铜 任务一 金属键与金属晶体 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。 1.金属键 金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用 金属阳离子和自由电子 2.成键粒子 3.金属键的存在 存在于金属单质和合金中 任务一 金属键与金属晶体 4.特征：①自由电子不专属于某个特定的金属阳离子，而是在整块固态金属中自由移动；②没有方向性及饱和性。 金属键既影响化学性质(稳定性)，又影响物理性质 注意 自由 电子 金属 阳离子 电子气理论 5.金属键的本质 任务一 金属键与金属晶体 由于金属原子的价电子数较少，容易失去电子成为金属阳离子，金属脱落下来的价电子几乎均匀分布在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，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。 金属阳离子和自由电子 1.概念 金属离子与自由电子之间通过金属键作用形成的晶体。金属(除汞外)在常温下都是晶体 2.构成微粒及微粒间作用力 构成微粒 相互作用 金属键 判断方法 任务一 金属键与金属晶体 思考：物质中只要有阳离子就一定有阴离子吗？若只要有阴离子就 一定有阳离子呢？ 金属晶体中只有金属阳离子和自由电子，没有阴离子。 金属晶体中不存在单个分子，金属晶体与共价晶体一样是一种“巨分子” 因此晶体中有阳离子不一定有阴离子，但有阴离子时，一定有阳离子。 合金 两种和两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，叫做合金，合金属于混合物，对应的固体为金属晶体。 一般合金的熔点比各组分的熔点低，但强度、硬度比其组分中任一金属的大。导电性、延展性比成分金属差 任务一 金属键与金属晶体 1.下列叙述正确的是 A.任何晶体中，若含有阳离子，就一定含有阴离子 B.金属晶体的形成是因为晶体中存在金属阳离子间的相互作用 C.价电子数越多，金属元素的金属性越强 D.含有金属元素的离子不一定是阳离子 D 金属晶体中虽存在阳离子，但没有阴离子 存在金属阳离子与自由电子之间的相互作用 金属性是金属元素原子失去电子的能力，与价电子数多无关。 如 AlO2- 学习评价 3.物理特性 ①大多数金属常温下为银白色的固体。 ②金属晶体都具有金属光泽。 ③都具有良好的导电性和导热性。 ④都具有良好的延展性。 ⑤熔点、密度与硬度相差很大。 任务一 金属键与金属晶体 问题1：为什么金属晶体具有金属光泽和颜色？ 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。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。 任务一 金属键与金属晶体 问题2：为什么金属晶体具有导电性？ 在金属晶体中，自由电子在外加电场作用下，发生定向移动，形成电流，使金属具有良好的导电性。(金属在固态或液体都有导电性)。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。 金属晶体中除自由电子外的金属阳离子在其位置附近振动，加热时，金属阳离子的振动加强，阻碍自由电子的运动，因而金属的电阻随温度升高而增大。 低温下导电 高温下导电 能导电的固体物质不一定是金属。例如：石墨、导电的有机高分子化合物。(如聚乙炔)。 金属导电的粒子是自由电子，导电过程是物理变化。 溶液导电的粒子是阴阳离子，是化学变化。 问题3：为什么金属晶体具有导热性？ 当金属某部分受热时，该区域的电子运动加剧，通过碰撞，电子将能量传递给金属原子或离子，这样能量从温度高的区域传递到温度低的区域，因此金属具有导热性。 冬天我们感觉金属制品比木制品更凉，原因是当人接触到金属时，金属很快将人体的热量传递出去，因为木制品不易导热所以当人接触到木制品时，身体的热量不易散失。 任务一 金属键与金属晶体 问题4：为什么金属晶体具有延展性？ 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，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。 外力 提示 : 当向金属晶体中掺入不同的原子时，就像在滚珠之间掺入了细小的碎石一样，因此形成合金会使金属的延展性变差、硬度增大。 钨是熔点最高的金属 形成的金属键强弱不同！ 1.下列金属性质出现的原因？ 探究课堂 金是展性最好的金属也是最稳定的金属 铯是硬度最小的金属，也是最活泼的金属 延性：抽成细丝 展性：压成薄片 问题：对比锂、钠、镁、铝、钾的原子结构和熔沸点的数据，金属晶体的熔沸点与哪些因素有关？ 晶体 离子半径/pm 电荷数 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 规律： 半径越小 所带电荷数越多 金属阳离子 熔、沸点越高 硬度越大 金属键越强 如何判断金属键的强弱？ 两带电粒子 的电荷量 带电粒子间距离 常数 静电力 金属的价电子越多，电荷量越___，金属键越___ 金属离子半径越大，带电粒子距离越大，金属键越___ 大 强 弱 任务一 金属键与金属晶体 金属键 原子半径 价电子数 金属的物理性质 决定 金属光泽 导电性 导热性 延展性 熔沸点 原子半径越大，价电子数越少， 金属键越弱，反之，金属键越强 金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大。 任务一 金属键与金属晶体 5.金属晶体的常见堆积模型 1.几个概念 密堆积:微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间。 配位数:在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数 空间利用率:晶体的空间被微粒占据的体积百分数，用它来表示密堆积的程度。 空间利用率=球体积/晶胞体积×100% 任务一 金属键与金属晶体 2.堆积方式 (1)等径圆球的一维（线）堆积方式 非密置层 密置层 (2) 等径圆球的二维（面）两种堆积方式 6 1 2 3 4 5 1 2 3 4 A B 4个小球形成一个四边形空隙，一种空隙。球对球行列对齐配位数为4 球对隙 行列交错 配位数为6 任务一 金属键与金属晶体 金属键没有饱和性和方向性，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。 六方堆积 面心立方堆积 体心立方堆积 Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt Li、Na、K、Ba、W、Fe Mg、Zn、Ti 任务一 金属键与金属晶体 任务一 金属键与金属晶体 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] 金属之最 任务一 金属键与金属晶体 金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用 金属键既没有方向性，也没有饱和性。 原子半径越小，价电子数越多， 金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大 金属键 金属晶体 电子气理论 课堂小结 判断下列说法是否正确 (1)金属在常温下都是晶体 (2)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 (3)金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键被破坏 (4)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 (5)金属晶体除了纯金属，还有大量的合金 (6)有机高分子化合物一定不能导电 (7)金属的电导率随温度的升高而降低 × × × × √ × √ 学习评价 根据下列对四种物质的有关性质的叙述,判断其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. 固体或熔融后易导电,熔点在1 000 ℃左右 C. 具有共价键三维骨架结构,熔点高 D. 固体和熔融状态不导电,但溶于水后可能导电 B 学习评价 2.下列关于金属及金属键的说法正确的是(　　) A.金属键具有方向性和饱和性 B.金属键是金属阳离子与自由电子之间的相互作用 C.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子 D.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光 B 3.金属晶体的下列性质中,不能用金属晶体结构加以解释的是(　　) A.易导电 B.易导热 C.有延展性 D.易锈蚀 D 学习评价 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 $