选修三 第三节 金属晶体学案

第三节金属晶体
一、金属键和金属晶体
1.金属键
(1)金属键的概念及形成条件
①概念：与之间的强烈的相互作用。

②成键微粒：和。

③存在：金属或。

(2)金属键的本质
描述金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。

它把金属键形象地描绘为金属原子脱落下来的形成遍布整块晶体的“”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，形成一种“巨分子”。

(3)金属键的特征
金属键方向性和饱和性。

晶体里的电子不专属于某几个特定的金属离子，而是几乎均匀地分布在整个晶体里，把所有金属原子维系在一起，所以金属键没有方向性和饱和性。

2.金属晶体
(1)金属晶体
金属原子通过形成的晶体，叫做金属晶体。

(2)金属晶体物理特性分析
①良好的延展性：金属键方向性，当金属受到外力作用时，晶体中的发生相对滑动而不会破坏，金属发生形变但不会断裂，故金属晶体具有良好的延展性。

②良好的导电性：由于金属晶体中的可以在外加电场作用下发生定向移动。

③金属的导热性：是在运动时与碰撞而引起能量的交换，从而使能量从的部分传到的部分，使整块金属达到相同的温度。

3.金属晶体熔点的变化规律
(1) 金属阳离子半径越，离子所带电荷数越，自由电子越，金属键越，
金属晶体的熔点越高。

如：K＜Na＜Mg＜Al ，Li ＞Na＞K＞Rb 。

(2) 一般合金的熔点各成分金属的熔点，硬度各成分金属。

(3) 金属晶体熔点差别很大，如汞常温为，熔点很低(－38.9 ℃)，而铁等金属熔点
很高(1 535 ℃) 。

【基础过关】
1.下列关于金属键的叙述中，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
2．依据“电子气”的金属键模型，下列对于金属导电性随温度变化的解释正确的是（）
A. 温度升高，自由电子的动能变大，以致金属导电性增强
B. 温度升高，阳离子的动能变大，阻碍电子的运动，以致金属导电性减弱
C. 温度升高，自由电子互相碰撞的次数增加，以致金属导电性减弱
D. 温度升高，阳离子的动能变大，自由电子与阳离子的吸引力变小，以致导电性增强
3.在金属晶体中，自由电子与金属离子的碰撞中有能量传递，由此可以来解释金属的（）
A. 延展性
B. 导电性
C. 导热性
D. 硬度
4.下列各组金属熔、沸点高低顺序正确的是()
A.Mg>Al>Ca
B.Al>Na>Li
C.Al>Mg>Ca
D.Mg>Ba>Al
5．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，而金属键与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。

由此判断下列说法正确的是（）
A. 金属镁的熔点高于金属铝
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
二、金属晶体的堆积方式
1.二维空间的堆积模型
金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。

把它们放置在平面上(即二维空间里)，可有两种方式——非密置层和密置层(如下图所示)。

晶体中一个原子周围距离相等且最近的原子的数目
叫。

上图非密置层的配位数是，
密置层的配位数是。

2.三维空间的堆积模型
(1)非密置层在三维空间堆积
①简单立方堆积
这种堆积方式形成的晶胞是一个立方体，
每个晶胞含 1 个原子，配位数为 6 。

这种堆积方式空间利用率低，只有金属Po 是这种堆积方式。

金属原子半径r与正方体边长a的关系： a ＝2 r
图Ⅱ
A
O
B
D
G
E B
A O
D
图Ⅰ
a
4r
空间利用率＝
晶胞
球V V ×100%＝
②体心立方堆积
这种堆积方式形成的晶胞也是一个 立方体 ， 每个晶胞含 2 个原子，配位数为 8 。

这种堆积方式比简单立方堆积空间利用率高。

如 碱金属 就是这种堆积方式。

金属原子半径r 与正方体边长a 的关系： b ＝ (b 为体对角线)
空间利用率＝晶胞
球
V
V ×100%＝
(2)密置层在三维空间堆积 ①六方最密堆积
这种堆积方式形成的晶胞是一个 平行六面体 ，每个晶胞含 2 个原子，配位数为 6 。

如上图Ⅰ、图Ⅱ，六方晶胞中，DOAB 为 正四面 ，正四面体的高为 。

②面心立方最密堆积。

计算：
堆积模型
采纳这种堆积的典型代表
空间 利用率
配位数
晶胞
每个晶胞所含原子数
非 密 置 层
简单立方堆积
体心立方堆积
密 置 层
六方最密堆积
面心立方最密堆积
6、如图，铁有δ、γ、α三种同素异形体，三种晶体在不同温度下能发生转化。

下列说法不正确的是（ ）
δ - Fe γ- Fe α- Fe
1394 ℃912 ℃
A. δ­Fe 晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个
B. α­Fe 晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个
C. 若δ­Fe 晶胞边长为a cm ，α­Fe 晶胞边长为b cm ，则两种晶体密度比为2b 3∶a 3
D. 将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同
计算：。