人教版高中化学选修3 物质结构与性质 第三章 第三节 金属晶体(第1课时)

2、一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定：
金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多，
金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大。但金属性越弱 如：K ﹤ Na ﹤ Mg ﹤Al Li﹥ Na ﹥ K ﹥ Rb ﹥ Cs 熔点最低的金属：汞（常温时成液态）；熔点很高的金属：钨 （3410℃）；铁的熔点：1535 ℃
自由电子与金 晶体中各原子 属离子碰撞传 层相对滑动仍 递热量 保持相互作用
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金属键
(4)、金属光泽和颜色
由于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。而某些金属（如铜、金、铯、 铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特 殊的颜色。 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 以成黑色。
二、金属的结构
1、电子气理论：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离子,金属原子释 放出的价电子不专门属于某个特定的金属离子, 而为许多金属离子所共有,并在整个金属中自由 运动,这些电子又称为自由电子。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。
金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的 “电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维 系在一起。
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金属阳离子和自由电子 金属键
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金属键
4、电子气理论对金属的物理性质的解释
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” （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，所以金属容易导电。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
导体 Au、Fe、Cu、 钢铁等
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无
Ar、S等
实例
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金属键
思考
为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降 低，而卤素单质的熔沸点从上到下却升高？
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金属键
练习 1、金属晶体的形成是因为晶体中存在（ C ） A.金属离子间的相互作用 B．金属原子间的相互作用 C.金属离子与自由电子间的相互作用 D.金属原子与自由电子间的相互作用 2、金属能导电的原因是（ B ） 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
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
作用力
共价键 原子 很高
范德华力
分子 很低 很小
金属键
金属阳离子 和自由电子
构成微粒
熔沸点 物 理 性 质 硬度 导电性
差别较大
很大
无（硅为半导体）
金刚石、二氧化硅、晶体 硅、碳化硅
差别较大
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金属键
影响金属键强弱的因素： 金属阳离子所带电荷越多、离子半径越小， 金属键越强。 一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱 决定。金属键越强，熔点就相应越高，硬度 也越大。
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金属键
（5）熔点和沸点
金属原子价电子越多，原子半径越小，金属离子 与自由电子的作用力就越强，晶体的熔沸点就越 高，反之越低。
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金属键
3、下列叙述正确的是（ B ） A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子 B．原子晶体中只含有共价键 C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键 D．分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其 他化学键
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金属键
金属键
小结
金属键的成键微粒：金属阳离子和自由电子。存 在于金属单质和合金中。 金属键的特征：自由电子可以在整块金属中自由 移动，因此金属键没有方向性和饱和性。 金属键的本质：“电子气理论”(自由电子理论)
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金属键
思考：电解质在熔化状态或溶于水能导电，这与 金属导电的本质是否相同？
晶体类型 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 电解质 金属晶体
水溶液或 熔融状态下 化学变化
晶体状态
自由移动的离子 自由电子
物理变化
增强
减弱
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金属键
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，发生形变金属键不易断 裂。因此，金属都有良好的延展性。
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金属键
金属之最
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]
资料
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]
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 自由电子
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错位
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+
金属离子
金属原子
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金属键
【总结】金属晶体的结构与性质的关系
导电性 导热性 延展性
金属离子 自由电子在外加 和自由电 电场的作用下发 子 生定向移动
1 延性最好的金属是-------- 铂[铂丝直径： 5000 mm] 展性最好的金属是-------- 金[金箔厚： 1 mm] 10000
最活泼的金属是---------- 铯 最稳定的金属是---------- 金
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金属键
知识回顾：三种晶体类型与性质的比较
晶体类型 原子晶体 分子晶体 金属晶体 概念
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金属键
2、金属键：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用叫做金属 键（电子气理论）
Fra Baidu bibliotek
特征：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。
3、金属晶体：通过金属键结合形成的单质晶体。 金属单质和合金都属于金属晶体 组成粒子： 微粒间作用力：
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选修3 物质结构与性质 第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体 第1课时
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金属键
金属样品 Ti
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金属键
一、金属共同的物理性质
思考1:从上述金属的应用来看，金属有哪些共同的物 理性质呢?
容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等 思考2:金属为什么具有这些共同性质呢?
金属键
⑵金属导热性的解释 “电子气”（自由电子）在运动时经常与金 属离子碰撞，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，运动速度加快，通过碰撞，把能量传 给金属离子。“电子气”（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。
同周期元素，从左到右，价电子数依次增大，原子（离子） 半径依次减弱，则单质中所形成金属键依次增强，故钠、 镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小顺序是：钠＜镁＜铝。
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金属键
金属晶体熔点变化规律
1、金属晶体熔点变化较大，
与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子之间的金 属键的强弱有密切关系．
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金属键
【思考4】已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的 增大而递减，试用金属键理论加以解释。
同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数相同），从 上到下，原子（离子）半径依次增大，则单质中所形成金 属键依次减弱，故碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大 而递减。
【思考5】试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬 度的大小。