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

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 学习目标 1、借助金属晶体等模型认识晶体的结构特点。 2、知道金属键的特点与金属某些性质的关系。 3、认识金属晶体的物理性质与晶体结构的关系。 核心素养 1、结合常见的金属单质的实例，认识这些物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系，培养宏观辨识与微观探析的核心素养。 2、借助金属晶体等模型认识晶体的结构特点，预测物质的性质，形成证据推理与模型认知的核心素养。 延展性 导热性 导电性 金属光泽 思考1：金属有哪些通性？ 思考2：为什么金属会有这样一些共同的性质？ 金属晶体中原子之间以金属键相互结合。 一、金属键与金属晶体 金属原子最外层的电子数一般比较少，相对比较容易失去，所以，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，从而把所有的金属原子堆系在一起。 1.电子气理论 2.金属键： 在三维空间中运动的自由电子（电子气）与金属阳离子结合在一起的作用力叫做金属键。(静电作用) ①成键微粒：金属阳离子、自由电子 ②特点：金属键作用于整个晶体，因此无方向性、无饱和性。 ③强弱：差别较大，所以硬度、熔沸点差别较大。 金属价电子数多、半径小、金属键强 金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。 金属单质 熔点/℃ Li 180.5 Na 97.81 K 63.65 Rb 38.89 Cs 28.40 金属键的强弱和自由电子的多少有关，也和半径、电子层结构等其他许多因素有关。 ⅠA ⅡA Li Na Mg K Rb Cs 0 ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA Al s 区 ns1-2 熔点升高 熔点降低 半径依次减小，阳离子电荷数依次增多，金属键强度增强 半径依次增大，阳离子电荷数相同，金属键强度减弱 ①同周期金属单质，从左到右熔、沸点升高 ②同主族金属单质，从上到下熔、沸点降低 ③合金的熔、沸点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；而铁常温下为固体，熔点很高。 一般规律： 3.金属晶体： （1）原子间以金属键相结合的晶体，大部分纯金属、合金。 （2）金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。 4.用电子气理论解释金属通性： ①导电性：随温度的升高而降低 通常情况下，金属晶体中的自由电子的运动是没有一定方向的。但在外加电场的作用下，自由电子发生定向运动形成电流，所以金属容易导电。(自由电子在外加电场的作用下发生定向移动) 未通电： 电子运动没有固定方向 通电后： 电子定向移动 1.为什么金属的导电性随温度升高而降低？ 电子气中的自由电子在热的作用下与金属离子频繁碰撞，金属离子的振动加强，阻碍了自由电子的运动，使电阻增大，故金属的电导率随温度升高而降低的现象。 2.金属晶体具有导电性，能导电的物质一定是金属吗？ 不一定，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。 晶体类型 电解质 金属晶体 导电时的状态 导电粒子 导电时发生的变化 导电能力随温度的变化 水溶液或熔融状态下 晶体状态 自由移动的阴阳离子 自由电子 化学变化 物理变化 思考与讨论 增强 减弱 9 ②延展性：   电子气理论还可以用来解释金属材料良好的延展性，当金属收到外力作用时，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（晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用），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，所以在各原子层之间发生相对滑动之后，金属键未被破坏，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不断裂，因此，金属有良好的延展性。注意：合金比纯金属的延展性差 金属材料形成合金以后性能会发生改变，这是为什么？ 提示：当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子(形成合金)时，就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的沙土或碎石一样，会使这种金属的延展性(变差)、熔点(变低)、硬度(增大)等，所以金属材料形成合金以后性能发生改变。 钢 14 K 金 拓展提升 ③导热性：   “电子气”（自由电子）在运动时经常与金属离子发生碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的“电子气”（自由电子）能量增加，运动加剧，通过碰撞，把能量传递给金属原子。“电子气”（自由电子）在热的作用下与金属阳离子频繁碰撞，从而把能量从温度高的区域传递到温度低的区域，从而使整块金属达到相同的温度。（自由电子与金属离子碰撞传递热量） 从一点加热 自由电子与金属原子高速碰撞 能量被传导 加热点 低温区 高温区 ④金属的金属光泽和颜色 由于金属内部原子以最紧密堆积状态排列，且存在自由电子，所以当光线照射到金属表面时，自由电子可以吸收波长极广的光，并重新反射出来,这就使绝大多数金属使金属不透明且具有金属光泽，呈现银灰色或银白色光泽。 而金属在粉末状态时，金属原子的取向杂乱，排列不规则，吸收可见光后反射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。 某些金属（如铜、金、铯、铅）较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色 三种晶体类型与性质的比较 晶体类型 共价晶体 分子晶体 金属晶体 概念 作用力 构成微粒 物 理 性 质 熔沸点 硬度 导电性 实例 金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅 Ar、S等 Au、Fe、Cu、钢铁等 相邻原子之间以共价键相结合而成具有空间网状结构的晶体 分子间以范德华力相结合而成的晶体 通过金属键形成的晶体 共价键 范德华力/氢键 金属键 原子 分子 金属阳离子和自由电子 很高 很低 差别较大 很大 很小 差别较大 无（硅为半导体） 无 导体 1、正误判断 (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( ) × × × × √ × √ 对点训练 2、下列关于金属键的叙述不正确的是(　　) A.金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈相互作用，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.金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无方向性和饱和性 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 B 3、下图是金属晶体内部的电子气理论示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质,其中正确的是( ) B A. 金属能导电是因为含有金属阳离子 B. 金属能导电是因为含有的自由电子在外电场作用下做定向运动 C. 金属能导电是因为含有电子且无规则运动 D. 金属能导电是因为金属阳离子和自由电子的相互作用 4、要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键，金属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，由此判断下列说法正确的是（　　） A、金属镁的熔点大于金属铝 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 5、下列关于物质结构的说法错误的是（　　） A、铝晶体中粒子间的作用力没有方向性和饱和性 B、CH4和NH4+都是正四面体结构，键角109°28′ C、氨基氰（NH2CN）分子内σ键与π键的数目之比为2:1 D、甲醛（HCHO）的键角约为120°，分子之间存在氢键 D 6、试用金属键解释Na、Mg、Al的熔点逐渐升高的原因。 提示：Na、Mg、Al的原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，熔点逐渐升高。 金属键 金属的物理性质 决定 原子半径 价电子数 原子半径越大，价电子数越少， 金属键越弱，反之，金属键越强 延展性 导电性 导热性 金属光泽 ...... 金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大 熔沸点 巩固练习： 3.3.1金属晶体 $