第三节金属晶体.doc

第三节 金属晶体第 1 课时【学习目标】1、理解金属键的概念和电子气理论2、初步学会用电子气理论解释金属的物理性质【学习难点】 金属键和电子气理论【学习重点 】金属具有共同物理性质的解释引入】晶体有固定的几何外形、有确定的熔点，水、干冰等都属于分子晶体，靠范德华力 结合在一起，金刚石、金刚砂等都是原子晶体，靠共价键相互结合，那么我们所熟悉的铁、 铝等金属是不是晶体呢？它们又是靠什么作用结合在一起的呢？一、金属键金属晶体中原子之间的化学作用力叫做金属键讲解】金属原子的电离能低，容易失去电子而形成阳离子和自由电子，阳离子整体共同整 体吸引自由电子而结合在一起 这种金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键 金 属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特殊形式的共价键， 这种键既没有方向性也没 有饱和性， 金属键的特征是成键电子可以在金属中自由流动， 使得金属呈现出特有的属性在 金属单质的晶体中，原子之间以金属键相互结合 金属键是一种遍布整个晶体的离域化学键 【强调】金属晶体是以金属键为基本作用力的晶体二、电子气理论及其对金属通性的解释1．电子气理论【讲解】经典的金属键理论叫做 “电子气理论 ”。

它把金属键形象地描绘成从金属原子上 “脱 落”下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的 “电子气 ”，金属原子则 “浸泡”在“电 子气”的“海洋”之中2．金属通性的解释【展示金属实物】展示的金属实物有金属导线 （铜或铝 ）、铁丝、镀铜金属片等，并将铁丝随意弯曲，引导观察铜的金属光泽叙述应用部分包括电工架设金属高压电线，家用铁锅炒菜，锻压机把钢锭压成钢板 等引导】从上述金属的应用来看，金属有哪些共同的物理性质呢 ? 金属共同的物理性质容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等⑴金属导电性的解释 在金属晶体中，充满着带负电的 “电子气 ”，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 下电子气就会发生定向移动，因而形成电流，所以金属容易导电⑵金属导热性的解释 金属容易导热，是由于电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的部 分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度⑶金属延展性的解释 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， 所以在各原子层之间发生相对滑动以后， 仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。

因此，金属都有良好的延展性练习】1．金属晶体的形成是因为晶体中存在B 、金属原子间的相互作用D 、金属原子与自由电子间的相互作用A 、金属离子间的相互作用C、 金属离子与自由电子间的相互作用 2．金属能导电的原因是A、 金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱B、 金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动C 、金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动D、 金属晶体在外加电场作用下可失去电子课后阅读材料1．超导体 ——一类急待开发的材料一般说来，金属是电的良好导体 (汞的很差)1911年荷兰物理学家 H •昂内斯在研究低温条件下汞的导 电性能时，发现当温度降到约 4 K(即一269、)时汞的电阻奇异”般地降为零，表现出超导电性后又发 现还有几种金属也有这种性质，人们将具有超导性的物质叫做超导体2．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合金的特点①仍保留金属的化学性质，但物理性质改变很大；②熔点比各成份 金属的都低；③强度、硬度比成分金属大；④有的抗腐蚀能力强；⑤导电性比成分金属差。

3．金属的物理性质由于金属晶体中存在大量的自由电子和金属离子 (或原子)排列很紧密，使金属具有很多共同的性质1 )状态：通常情况下，除 Hg 外都是固体2) 金属光泽：多数金属具有光泽但除 Mg、 Al、 Cu、 Au 在粉末状态有光泽外，其他金属在块状时才 表现出来3) 易导电、导热：由于金属晶体中自由电子的运动，使金属易导电、导热4) 延展性(5) 熔点及硬度：由金属晶体中金属离子跟自由电子间的作用强弱决定金属除有共同的物理性质外，还 具有各自的特性① 颜色：绝大多数金属都是银白色，有少数金属具有颜色如 Au金黄色Cu紫红色Cs银白略带金色② 密度：与原子半径、原子相对质量、晶体质点排列的紧密程度有关最重的为锇 (Os)铂(Pt)最轻的为锂(Li)③ 熔点：最高的为钨(W)，最低的为汞(Hg) , Cs，为28 . 4 C Ca为30 C④ 硬度：最硬的金属为铬 (Cr)，最软的金属为钾 (K)，钠(Na)，铯(Cs)等，可用小刀切割⑤ 导电性：导电性能强的为银 (Ag)，金(Au)，铜(Cu)等导电性能差的为汞(Hg)⑥ 延展性：延展性最好的为金 (Au) , Al第二课时【学习目标 】1. 了解金属晶体内原子的几种常见排列方式2. 训练动手能力和空间想象能力。

学习重点难点】 金属晶体内原子的空间排列方式 【引入】分子晶体中，分子间的范德华力使分子有序排列；原子晶体中，原子之间的共价键 使原子有序排列；金属晶体中，金属键使金属原子有序排列分组活动11利用20个大小相同的玻璃小球，有序地排列在水平桌面上（二维平面上） ，要求小球之间紧密接触可能有几种排列方式讨论每一种方式的配位数 （配位数：同一层内与一个原子紧密接触的原子数）【活动1】分四组活动，各由一人汇报结果利用多媒体展示，学生排列结果主要介绍以下两种方式配位数:同一层内与一个原子紧密接触的原子数）非密置层，配位数 400000密置层，配位数6【活动21 非密置层排列的金属原子，在空间内可能的排列汇总各类情况逐一讨论一）简单立方体堆积相邻菲密置层原手的原干核在同一直线上的堆积为清晰起兀，我们使案盪原手不相接融,以便更好地考察这种堆积的晶胞1个原子，被称为简单立方堆积这种堆积方这种堆积方式形成的晶胞是一个立方体，每个晶胞含 式的空间利用率太低，只有金属钋采取这种堆积方式二）钾型如果是非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中， 每层均照此堆积，如下图:这种堆积方式的空间利用率显然比简单立方堆积的高多了， 许多金属是这种堆积方式，如碱金属，简称为钾型第三课时【学习目标】1•了解金属晶体内原子的几种常见排列方式 2 •训练动手能力和空间想象能力。

重点难点】金属晶体内原子的空间排列方式密置层的原子按钾型堆积方式堆积，会得到两种基本堆积方式，镁型和铜型镁型如下图左侧，按ABABABAB… 的方式堆积；铜型如图右侧，按ABCABCABC… 的方式堆积•这两种堆积方式都是金属晶体的最密堆积，配位数均为12,空间利用率均为74%,但所得的晶 胞的形式不同.［归纳与整理］金属晶体的四种堆积模型对比堆积模型采用这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方Po52%6钾型Na K Fe68%8镁型Mg Zn Ti74%12铜型Cu Ag Au74%12混合晶体石墨不同于金刚石，这的碳原子不像金刚石的碳原子那样呈 sp3杂化.而是呈sp2杂化，形成平面 六元并环结构 ,因此石墨晶体是层状结构的 ,层内的碳原子的核间距为 142pm 层间距离为 335pm，说明层间没有化学键相连，是靠范德华力维系的；石墨的二维结构内，每一个碳原 子的配位数为 3，有一个末参与杂化的 2p 电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面石墨晶 体中，既有共价键，又有金属键，还有范德华力，不能简单地归属于其中任何一种晶体，是 一种混合晶体。