第三章第三节金属晶体课件第1-2课时
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第三章 晶体结构与性质.3金属晶体-课件(人教版化学选修3)22ppt
×8 +
1 2
×6 =
4
立方面心最密堆积的配位数 =12
金属晶体的四中堆积模型对比
（2）金属晶体的原子堆积方式
①非密 置层三 维堆积
a、简单立方堆积 配位数6；空间利用率52%
代表物：Li、Na、K、Rb、
b、体心立方堆积
（钾型）
Cs、Fe ; 配位数 8； 间利用率 68%
空
②密置 层三维 堆积
体 心 立 方 晶 胞
（2）体心立方堆积 ▪ ①体心立方晶胞平均占有的原子数目： 2 ▪ ②配位数： 8
▪ ③空间占有率： 68%
▪ ④典型代表： Na、K、Fe
三维空间里密置层的 金属原子的堆积方式
前视图
（1） ABAB… 堆积方式
（3）ABAB…堆积方式
—— 六方最密堆积
六方最密 堆积的晶胞
（3）六方最密堆积 ▪ ①六方最密堆积晶胞平均占有的原子数目： 2 ▪ ②配位数： 12 ▪ ③空间占有率： 74%
▪ ④典型代表： Mg、Zn
三维空间里密置层的 金属原子的堆积方式
前视图
（2） ABCABC…
堆积方式
——面心立方最密堆积
ABC
▪ ②面心立方紧密堆积晶胞平均占有的原子数目：
1 8
第三章 晶体结构与性质
金属晶体
2 13 64
5
2 13 64
5
1.金属键（电子气理论）
（1）定义：
金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。 金属晶体：通过金属键作用形成的单质晶体
（2）形成 成键微粒: 金属阳离子和自由电子 存 在: 金属单质和合金中
（3）方向性: 无方向性
【讨论1】 金属为什么易导电？ 在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由
3.3《金属晶体》课件
第三节 金属晶体
金属样品
一、金属共同的物理性质
易导电、导热、 有延展性、 有金属光泽等
二、电子气理论
1、内容：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，从而把所有金属原子维系在一起。
2、电子气理论对金属的物理性质的解释
12
6
3
54
12
6
3
54
④面心立方最密堆积:铜型
A
12
C
6
3
B
54
A
第四层再排 A，于是形成 ABC
C
ABC 三层一个周期。 得到面心立方
B
堆积。
A 配位数 12 (同层 6,上下层各 3)
C B A
2、金属晶体的原子在三维空间堆积模型
堆积 模型
采纳这种堆积的典 型代表
空间 配位数 利用 率
晶胞
四、金属晶体：
1、定义：通过金属键结合形成的晶体。 金属单质和合金都属于金属晶体
2、组成粒子：金属阳离子和自由电子 3、微粒间作用力：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 逐渐升高？
碱金属:金属晶体熔点看金属键的强弱.金属离 子半径小,所带电荷多,金属键强,熔点就越高. 卤素:分子晶体看分子间作用力的强弱.对组成 和结构相似的物质,相对分子质量大,分子间作用 力强,熔点就越高.
论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不 也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以 你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可
简单
立方
Po (钋)
52% 6
钾型
(bcp) K、Na、Fe 68% 8
金属样品
一、金属共同的物理性质
易导电、导热、 有延展性、 有金属光泽等
二、电子气理论
1、内容：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，从而把所有金属原子维系在一起。
2、电子气理论对金属的物理性质的解释
12
6
3
54
12
6
3
54
④面心立方最密堆积:铜型
A
12
C
6
3
B
54
A
第四层再排 A，于是形成 ABC
C
ABC 三层一个周期。 得到面心立方
B
堆积。
A 配位数 12 (同层 6,上下层各 3)
C B A
2、金属晶体的原子在三维空间堆积模型
堆积 模型
采纳这种堆积的典 型代表
空间 配位数 利用 率
晶胞
四、金属晶体：
1、定义：通过金属键结合形成的晶体。 金属单质和合金都属于金属晶体
2、组成粒子：金属阳离子和自由电子 3、微粒间作用力：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 逐渐升高？
碱金属:金属晶体熔点看金属键的强弱.金属离 子半径小,所带电荷多,金属键强,熔点就越高. 卤素:分子晶体看分子间作用力的强弱.对组成 和结构相似的物质,相对分子质量大,分子间作用 力强,熔点就越高.
论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不 也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以 你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可
简单
立方
Po (钋)
52% 6
钾型
(bcp) K、Na、Fe 68% 8
人教版高中化学选修3《3.3金属晶体》课件
33
石墨
石墨为什么很软？
石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合， 容易滑动，所以石墨很软。
石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？
石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在 很强的共价键（大π键），故熔沸点很高。
34
石墨能导电的原因：
这是因为石墨晶体中存在自由电子， 可以在整个碳原子的平面上运动，但是电 子不能从一个平面跳跃到另一个平面，所 以石墨能导电，并且沿层的平行方向导电 性强。这也是晶体各向异性的表现。
8
3、金属晶体结构与金属延展性的关系
【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？
原子晶体受外力作用时，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之后，仍可保 持这种相互作用，因而即使在外力作用下， 发生形变也不断裂，因此，金属有良好的延 展性。
＝2 2r，则晶胞立方体的体积为(2 2r)3，每个面心立方晶胞中实际
含有四个金属原子，四个金属原子的体积为 4×43πr3，因此晶胞中
原子空间占有率为[(4×43πr3)/(2 2r)3]×100%＝74积方式 晶胞类型 空间利 配位数 用率
实例
简单立 简单立方 方堆积
水溶液或 熔融状态下
金属晶体
晶体状态
导电粒子 自由移动的离子 自由电子 7
2、金属晶体结构与金属导热性的关系 【讨论2】金属为什么易导热？
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。
金属容易导热，是由于自由电子运动时与金 属离子碰撞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。
石墨
石墨为什么很软？
石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合， 容易滑动，所以石墨很软。
石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？
石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在 很强的共价键（大π键），故熔沸点很高。
34
石墨能导电的原因：
这是因为石墨晶体中存在自由电子， 可以在整个碳原子的平面上运动，但是电 子不能从一个平面跳跃到另一个平面，所 以石墨能导电，并且沿层的平行方向导电 性强。这也是晶体各向异性的表现。
8
3、金属晶体结构与金属延展性的关系
【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？
原子晶体受外力作用时，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之后，仍可保 持这种相互作用，因而即使在外力作用下， 发生形变也不断裂，因此，金属有良好的延 展性。
＝2 2r，则晶胞立方体的体积为(2 2r)3，每个面心立方晶胞中实际
含有四个金属原子，四个金属原子的体积为 4×43πr3，因此晶胞中
原子空间占有率为[(4×43πr3)/(2 2r)3]×100%＝74积方式 晶胞类型 空间利 配位数 用率
实例
简单立 简单立方 方堆积
水溶液或 熔融状态下
金属晶体
晶体状态
导电粒子 自由移动的离子 自由电子 7
2、金属晶体结构与金属导热性的关系 【讨论2】金属为什么易导热？
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。
金属容易导热，是由于自由电子运动时与金 属离子碰撞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。
人教版化学选修三第三章第三节金属晶体精美课件
许多金属（如Na、K、Fe等）采取这种堆积方式。
由
简非
单 立
密 置 层
方一
堆层
积一
钾型 体心
层 堆 积
立方
而
成
第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位。 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是一样的 )
12
6
3
54
12
6
3
54
，
AB
关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧 密的堆积方式。
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）
特征：金属键可看成是由许多原子共用许多电子的一种特 殊形式的化学键，这种键既没有方向性，也没有饱和性， 成键电子可以在金属中自由流动，使金属呈现特有的属性。
强弱判断:阳离子所带电荷多（即原子的价电子越多）、半 径小，金属键强。
第三层的另一种排列 方式，是将球对准第一层 的 2，4，6 位，不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。
12
6
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
54
12
6
3
54
12
6
3
54
第四层再排 A，形成
A
ABC ABC 三层一个周期。
得到面心立方堆积。
C
B
12
6
3
54
配位数 12 。 ( 同层 6， 上下层各 3 )
A C B A
此种立方紧密堆积的前视图
【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？
金属晶体中由于金属离子与自由电子间 的相互作用没有方向性，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。
3.3《金属晶体》课件
四、金属晶体：
1、定义：通过金属键结合形成的晶体。 金属单质和合金都属于金属晶体
2、组成粒子：金属阳离子和自由电子 3、微粒间作用力：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 逐渐升高？
碱金属:金属晶体熔点看金属键的强弱.金属离 子半径小,所带电荷多,金属键强,熔点就越高. 卤素:分子晶体看分子间作用力的强弱.对组成 和结构相似的物质,相对分子质量大,分子间作用 力强,熔点就越高.
⑴金属导电性的解释
但在外加电场的条件下，自由电子定向运 动导电。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
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？
物质类型 导电时的状态
导电粒子
电解质
水溶液或 熔融状态下
金属晶体 晶体状态
自由移动的离子 自由电子
导电时发生的变化
简单
立方
Po (钋)
52% 6
钾型
(bcp) K、Na、Fe 68% 8
镁型
(hcp) Mg、Zn、Ti 74% 12
铜型
(ccp) Cu, Ag, Au 74% 12
石墨晶体
思考：
（1）在石墨晶体中,C采取 sp2
杂化方式，每个C与 3 个C成键，
形成
正三角形结构。最小
碳环由
个6 碳原子组成，它们
错位
+++ + ++ + + ++ ++++ +++ + +++ +
人教版选修3 第3章第3节 金属晶体(第2课时) 课件(43张)
[要点梳理] 1．金属晶体的基本堆积模型 (1)二维空间模型 ①非密置层 配位数为 4 ，如图所示：
②密置层 配位数为 6
，如图所示：
(2)三维空间模型 ①非密置层在三维空间堆积 a．简单立方堆积 相邻非密置层原子的原子核在 同一条直线上 的堆积，只有 金属 钋(Po) 采用这种堆积方式，其空间利用率太低。
b．体心立方堆积——钾型 将上层金属原子填入 下层的金属原子形成的凹穴 中，并使 非密置层的原子稍稍分离。其空间的利用率比简单立方堆积 高 ， 属于钾型的主要有碱金属等。
②密置层在三维空间堆积 a．六方最密堆积——镁型 如图所示，按 ABABABAB ……的方式堆积。
b．面心立方最密堆积——铜型 如图所示，按 ABCABCABC
……的方式堆积。
2．石墨 在石墨晶体中，同层的碳原子以 sp2
杂化形成共价键，
每一个碳原子以 三 个共价键与另外三个原子相连。六个碳 原子在同一个平面上形成了 正六边形 的环，伸展成 片层 结
构，因此对于同一层来说，它是 原子 晶体。在同一平面的碳
原子还各剩下一个 p 轨道，它们相互重叠。电子比较自由，相当
(2)根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是________。 A．由分子间作用力形成，熔点很低 B．由共价键结合形成网状晶体，熔点很高 C．固体有良好的导电性、导热性和延展性
[解析] (1)简单立方堆积的空间利用率太低，只有金属 Po 采取这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层的金属原 子形成的凹穴中，这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的 高，多数金属是这种堆积方式。六方最密堆积按 ABAB……方式 堆积，面心立方最密堆积按 ABCABC……方式堆积，六方最密 堆积常见金属为 Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆积常见金属为 Cu、 Ag、Au。
人教版高中化学选修三第三章 第三节金属晶体 课件(共24张PPT)
注意：在晶体中，
（3）微粒间作用力：金属键
不存在单个分子。
（4）金属晶体熔化时，破坏的作用力： 金属键
• 1、“手和脑在一块干是创造教育的开始，手脑双全是创造教育的目的。” • 2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 • 3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 • 4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 • 5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
3、下列性质，适用于某种金属晶体的是( D )
A. 熔点1070℃，易溶于水，其水溶液能导电
B. 熔点10.31℃，液态不导电，其水溶液能导电
C. 能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃ D. 熔点97.81℃，质软，导电，密度小于水
【知识回顾】 三种晶体类型与性质的比较
晶体类型
概念
作用力
密置层的两种堆积方式：
对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是一样的 )
12
6
3
54
12
6
3
54
关键是第三层，对第一、二层来说， 第三层可以有两种最紧密的堆积方式。
，
AB
①六方最密堆积（Mg型：Mg,Zn,Ti ）
A
12
B
6
3
54
A
B
每两层形成一个周期，即
构成微粒 熔沸点
物 理 硬度 性 质 导电性
原子晶体
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
分子晶体
金属晶体
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
共价键范德华力金属键原子很高 很大
人教版高中化学选修三 3.3 金属晶体(课件1)_最新修正版
最新修正版
9
3、镁型和铜型
密置层的原子按上述钾型堆积方式堆积，会得到两 种基本堆积方式——镁型和铜型。镁型如图3—25左所 示，按ABABABAB……的方式堆积；铜型如图3—25右所 示，按ABCADCABC……的方式堆积。分别用代表性金属 命名为镁型和铜型①，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 得晶胞的形式不同。
最新修正版
16
再见
最新修正版
17
最新修正版
12
最新修正版
13
练习一
1.不仅与金属的晶体结构有关，而且与金属原子本身 的性质有关的是金属的
A.导电性 B.导热性 C.密度 D.熔点
2.某晶体不导电，在熔融状态下能被电解，则该晶
体是
A.分子晶体
B.原子晶体
C.离子晶体 D.金属晶体
3.下列叙述中，一定是金属元素的是
A.最外层只有一个电子
最新修正版
15
练习二
有一黄铜合金Cu和Zn的质量分数依 次为75%,25%, 晶胞的密度为8.9g·cm-3, 晶 体属于立方面心结构, 晶胞中含4个原子。 Cu和Zn的相对原子质量分别为63.5和65.4, 求:(1)Cu和Zn所占的原子百分数; (2)每个 晶胞含合金的质量是多少克; (3)晶胞的体 积多大。最新修正版7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，被称为简单立方堆积。这种堆积方 式的空间利用率太低，只有金属钋(Po)采取这种 堆积方式。
最新修正版
8
2、钾型
非密置层的另一种堆积方式是将上层金属原子
填人下层的金属原子形成的凹穴中，每层均照此 堆积.
人教版化学选修三3.3《金属晶体》同步课件(共28张PPT)
沸点越高，且研究表明，一般来说，金属原子半径越
小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断下列说
法中错误的是
()
A．镁的硬度大于铝 B．镁的熔、沸点低于钙
C．镁的硬度大于钾 D．钙的熔、沸点高于钾
克州三中 刘汉鹏
一、教学内容
• 1、课标中的内容 (1)知道金属键的涵义,能用金属键理论解释 金属的一些物理性质 (2)知道金属晶体的结构微粒,微粒间作用力 与分子晶体,原子晶体的区别
2、教材中的内容
• 本节课是人教版化学选修3第三章第三节的 教学内容，是在学习分子晶体、原子晶体、 离子晶体的基础上认识金属晶体。
比较离子晶体、金属晶体导电的区别：
晶体类型
离子晶体
金属晶体
导电时的状态
水溶液或 熔融状态下
晶体状态
导电粒子 自由移动的离子 自由电子
2、金属晶体结构与金属导热性的关系
【讨论2】金属为什么易导热？
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。
三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系 1.金属晶体结构与金属导电性的关系。 2.金属晶体结构与金属导热性的关系。 3.金属晶体结构与金属延展性的关系。
1、金属晶体结构与金属导电性的关系
【讨论1】 金属为什么易导电 ？
在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自 由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场 的条件下自由电子就会发生定向运动，因而形成 电流，所以金属容易导电。
例题1：下面叙述正确的是 A.金属受外力作用时常常发生变形而不易折断， 是由于金属原子之间有较强的作用
B.通常情况下，金属里的自由电子会发生定向 移动，而形成电流
【课件】人教版高中化学选修三第三章晶体结构与性质之三金属晶体
第三节金属晶体1．金属共同的物理性质2．金属的结构（1）组成粒子（2）金属键①定义②成键条件③特征（3）金属晶体金属晶体是以金属键为基本作用力的晶体。
（4）金属键强弱判断3．金属晶体的结构与金属性质的内在联系（1）金属晶体结构与金属导电性的关系【讨论1】金属为什么易导电？离子晶体、金属晶体导电的区别晶体类型离子晶体金属晶体导电时的状态导电粒子水溶液或熔融状态下自由移动的离子晶体状态熔融状态自由电子3．金属晶体的结构与金属性质的内在联系（1）金属晶体结构与金属导电性的关系（2）金属晶体结构与金属导热性的关系【讨论2】金属为什么易导热？（3）金属晶体结构与金属延展性的关系【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？（4）金属晶体结构具有金属光泽和颜色4．金属晶体熔点变化规律（1）金属晶体熔点变化较大（2）一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定【资料】金属之最熔点最低的金属汞－38.87℃熔点最高的金属钨3410℃密度最小的金属锂0.53g/cm3密度最大的金属锇22.57g/cm3硬度最小的金属铯0.2硬度最大的金属铬9.0最活泼的金属铯最稳定的金属金延性最好的金属铂铂丝直径：1/5000mm展性最好的金属金金箔厚：1/10000mm【思考与练习1】下列叙述正确的是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【思考与练习2】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？【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4K（即－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。
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二、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。
三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系
1、金属晶体结构与金属导电性的关系
【讨论1】 金属为什么易导电？
在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由 电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件 下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以 金属容易导电。
按密置层的堆积方式的第一种：六方密堆积
3、镁型 [六方密堆积]
镁型[六方密堆积]（Be Mg ⅢB ⅣB ⅦB ）
配位数： 12 空间占有率： 74% 每个晶胞含原子数： 2
按密置层的堆积方式的第二种：面心立方堆积 4、铜型 [面心立方]
面心立方
C B A
铜型 [面心立方] （ⅠB Pb Pd Pt ）
金属容易导热，是由于自由电子运动时与金 属离子碰撞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。
3、金属晶体结构与金属延展性的关系
【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？
原子晶体受外力作用时，原子间的位移必 然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型， 无延展性。而金属晶体中由于金属离子与自 由电子间的相互作用没有方向性，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。
练习
1. 金属晶体的形成是因为晶体中存在（ A.金属离子间的相互作用
）C
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A.属金能属导晶电体的中原金因属是阳（离子）B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
差别较大
差别较大
无（硅为半导体） 无
导体
实例
金刚石、二氧化硅、 晶体硅、碳化硅
Ar、S等
Au、Fe、Cu、钢 铁等
二、金属晶体的原子堆积模型
金属原子在二维空间（平面）上有二种排列方式
配位数=4
配位数=6
（a）非密置层 （b）密置层
思考与交流 金属晶体可以看成金属原子在三维
空间中堆积而成.那么,非密置层在三维空间里堆积有 几种方式？请比较不同方式堆积时金属晶体的配位 数、原子的空间利用率、晶胞的区别。
知识回顾：三种晶体类型与性质的比较
晶体类型
概念
作用力
构成微粒 熔沸点
物 理 硬度 性 质 导电性
原子晶体
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
分子晶体
பைடு நூலகம்
金属晶体
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
金属键
原子
很高 很大
分子 很低 很小
金属阳离子 和自由电子
（1） FexO中x值（精确到0.01）为
？
（2）晶体中的Fen+分别为Fe2+ 、Fe3+ ，在Fe2+和Fe3+总数中，
Fe2+所占分数（用小数表示，精确至0.001）为
？
(3)此晶体的化学式为？
（4）与某个Fe2+（或Fe3+）距离最近且等距离的O2-围成的空
间几何形状是
？
（5）在晶体中，铁元素的离子间的最短距离为
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
【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。
原子的空间排列方式。金属晶体内原子的空间排列 方式。
教学难点：金属键和电子气理论。金属晶体内原子的空 间排列方式
金属样品 Ti
一、金属的结构
1、金属键的定义：金属离子和自由电子 之间的强烈的相互作用，叫金属键。 （1）金属键的成键微粒是金属阳离子和 自由电子。 （2）金属键存在于金属单质和合金中。 （3）金属键没有方向性也没有饱和性。
？m
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满的体积百分数，它用来 表示紧密堆积的程度
故其熔点金刚石高。
金刚石 3550
沸点 （℃）
4827 4827
（3）石墨属于哪类晶体？
石墨为混合键型晶体。
思考与交流
石墨和金刚石同属于 碳的单质，为什么在 硬度上会相差如此之 大？
晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单位称为是晶 胞。NaCl晶体结构如图所示，已知FexO晶体晶胞结构为NaCl 型，由于晶体缺陷，x值小于1，测知FexO晶体密度为 5.71g/cm3，晶胞边长为4.28×10-10m 。
（4）石墨中r（C-C）比金刚石中r（C-C） 短。
思考：
（1）石墨为什么很软？
石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，
容易滑动，所以石墨很软。
（2）石墨的熔沸点为什么很高？
石墨的熔点为什么高于金刚石？
它们都有很强的C-C共价键。在石墨 中各层均为平面网状结构，碳原子
熔点 （℃）
之间存在很强的共价键（大π键）， C-C键长比金刚石的短，键的强度大， 石墨 3652
3a 2 16r 2
r 3a 4
空间利用率
= 晶胞含有原子的体积 / 晶胞体积 100%
2 4 r3 2 4 ( 3 a)3
=
3 a3
34 a3
100% 68%
思考：密置层的堆积方式有哪些？
第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位。 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是一样的 )
第二种是将第三层的 球对准第一层的 2，4， 6 位，不同于 AB 两层 的位置，这是 C 层。
12
6
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
第四层再排 A，于是形
A
成 ABC ABC 三层一个周
期。 得到面心立方堆积。
C
B
12
A
6
3
C
54
B
A
配位数 12 。 ( 同层 6 ， 上下层各 3 ) 此种立方紧密堆积的前视图
【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 自由电子在外 自由电子与 晶体中各原
子和自 加电场的作用 金属离子碰 子层相对滑
由电子 下发生定向移 撞传递热量 动仍保持相
动
互作用
5、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
C B A
配位数：12 空间占有率：74% 每个晶胞含原子数：4
空间利用率计算
例2：求面心立方晶胞的空间利用率.
解：晶胞边长为a，原子半径为r. 由勾股定理： a 2 + a 2 = (4r)2
a = 2.83 r 每个面心立方晶胞含原子数目： 8 1/8 + 6 ½ = 4
= (4 4/3 r 3) / a 3
= (4 4/3 r 3) / (2.83 r ) 3 100 % = 74 %
三、金属晶体的结构特征：
在金属晶体里，金属阳离子有规则地紧密堆积，自由电 子几乎均匀分布在整个晶体中，不专属哪几个特定的金属 离子，而是被许多金属离子共有。
四、金属晶体的熔点变化规律：
（1）金属晶体熔点变化差别较大。如汞在常温下是液 体，熔点很低（－38.9。C）。而铁等金属熔点很高 （1535。C）。这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳 离子与自由电子的静电作用力不同而造成的差别。 （2）一般情况下（同类型的金属晶体），金属晶体的 熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少 而定。阳离子半径越小，所带的电荷越多， 自由电子越
每个晶胞含原子数： 2
空间利用率计算
例1：计算体心立方晶胞中金属原子的空间利用率。
解：体心立方晶胞：中心有1个原子， 8个顶点各1个原子，每个 原子被8个 晶胞共享。每个晶胞含有几个原子:1 + 8 × 1/8 = 2
空间利用率计算
设原子半径为r 、晶胞边长为a ，根据勾股定理， 得：2a 2 + a 2 = (4r) 2
比较离子晶体、金属晶体导电的区别：
晶体类型
离子晶体
金属晶体
导电时的状态
水溶液或 熔融状态下
晶体状态
导电粒子
自由移动的离子 自由电子
2、金属晶体结构与金属导热性的关系 【讨论2】金属为什么易导热？
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。
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] 延性最好的金属是-------- 铂[铂丝直径：50100 mm] 展性最好的金属是-------- 金[金箔厚： 1001m00m] 最活泼的金属是---------- 铯 最稳定的金属是---------- 金
多，相互作用就越大， 熔点就会越高。
阅读《资料卡片》并掌握 1、金属晶体的四种堆积模型对比
2、石墨是层状结构的混合型晶体
知识石拓展－石墨 墨 晶 体 结 构
容易导电、导热、有延展性、有金属光泽 等。
三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系
1、金属晶体结构与金属导电性的关系
【讨论1】 金属为什么易导电？
在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由 电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件 下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以 金属容易导电。
按密置层的堆积方式的第一种：六方密堆积
3、镁型 [六方密堆积]
镁型[六方密堆积]（Be Mg ⅢB ⅣB ⅦB ）
配位数： 12 空间占有率： 74% 每个晶胞含原子数： 2
按密置层的堆积方式的第二种：面心立方堆积 4、铜型 [面心立方]
面心立方
C B A
铜型 [面心立方] （ⅠB Pb Pd Pt ）
金属容易导热，是由于自由电子运动时与金 属离子碰撞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。
3、金属晶体结构与金属延展性的关系
【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？
原子晶体受外力作用时，原子间的位移必 然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型， 无延展性。而金属晶体中由于金属离子与自 由电子间的相互作用没有方向性，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。
练习
1. 金属晶体的形成是因为晶体中存在（ A.金属离子间的相互作用
）C
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A.属金能属导晶电体的中原金因属是阳（离子）B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
差别较大
差别较大
无（硅为半导体） 无
导体
实例
金刚石、二氧化硅、 晶体硅、碳化硅
Ar、S等
Au、Fe、Cu、钢 铁等
二、金属晶体的原子堆积模型
金属原子在二维空间（平面）上有二种排列方式
配位数=4
配位数=6
（a）非密置层 （b）密置层
思考与交流 金属晶体可以看成金属原子在三维
空间中堆积而成.那么,非密置层在三维空间里堆积有 几种方式？请比较不同方式堆积时金属晶体的配位 数、原子的空间利用率、晶胞的区别。
知识回顾：三种晶体类型与性质的比较
晶体类型
概念
作用力
构成微粒 熔沸点
物 理 硬度 性 质 导电性
原子晶体
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
分子晶体
பைடு நூலகம்
金属晶体
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
金属键
原子
很高 很大
分子 很低 很小
金属阳离子 和自由电子
（1） FexO中x值（精确到0.01）为
？
（2）晶体中的Fen+分别为Fe2+ 、Fe3+ ，在Fe2+和Fe3+总数中，
Fe2+所占分数（用小数表示，精确至0.001）为
？
(3)此晶体的化学式为？
（4）与某个Fe2+（或Fe3+）距离最近且等距离的O2-围成的空
间几何形状是
？
（5）在晶体中，铁元素的离子间的最短距离为
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
【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。
原子的空间排列方式。金属晶体内原子的空间排列 方式。
教学难点：金属键和电子气理论。金属晶体内原子的空 间排列方式
金属样品 Ti
一、金属的结构
1、金属键的定义：金属离子和自由电子 之间的强烈的相互作用，叫金属键。 （1）金属键的成键微粒是金属阳离子和 自由电子。 （2）金属键存在于金属单质和合金中。 （3）金属键没有方向性也没有饱和性。
？m
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满的体积百分数，它用来 表示紧密堆积的程度
故其熔点金刚石高。
金刚石 3550
沸点 （℃）
4827 4827
（3）石墨属于哪类晶体？
石墨为混合键型晶体。
思考与交流
石墨和金刚石同属于 碳的单质，为什么在 硬度上会相差如此之 大？
晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单位称为是晶 胞。NaCl晶体结构如图所示，已知FexO晶体晶胞结构为NaCl 型，由于晶体缺陷，x值小于1，测知FexO晶体密度为 5.71g/cm3，晶胞边长为4.28×10-10m 。
（4）石墨中r（C-C）比金刚石中r（C-C） 短。
思考：
（1）石墨为什么很软？
石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，
容易滑动，所以石墨很软。
（2）石墨的熔沸点为什么很高？
石墨的熔点为什么高于金刚石？
它们都有很强的C-C共价键。在石墨 中各层均为平面网状结构，碳原子
熔点 （℃）
之间存在很强的共价键（大π键）， C-C键长比金刚石的短，键的强度大， 石墨 3652
3a 2 16r 2
r 3a 4
空间利用率
= 晶胞含有原子的体积 / 晶胞体积 100%
2 4 r3 2 4 ( 3 a)3
=
3 a3
34 a3
100% 68%
思考：密置层的堆积方式有哪些？
第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位。 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是一样的 )
第二种是将第三层的 球对准第一层的 2，4， 6 位，不同于 AB 两层 的位置，这是 C 层。
12
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12
6
3
54
12
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第四层再排 A，于是形
A
成 ABC ABC 三层一个周
期。 得到面心立方堆积。
C
B
12
A
6
3
C
54
B
A
配位数 12 。 ( 同层 6 ， 上下层各 3 ) 此种立方紧密堆积的前视图
【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 自由电子在外 自由电子与 晶体中各原
子和自 加电场的作用 金属离子碰 子层相对滑
由电子 下发生定向移 撞传递热量 动仍保持相
动
互作用
5、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
C B A
配位数：12 空间占有率：74% 每个晶胞含原子数：4
空间利用率计算
例2：求面心立方晶胞的空间利用率.
解：晶胞边长为a，原子半径为r. 由勾股定理： a 2 + a 2 = (4r)2
a = 2.83 r 每个面心立方晶胞含原子数目： 8 1/8 + 6 ½ = 4
= (4 4/3 r 3) / a 3
= (4 4/3 r 3) / (2.83 r ) 3 100 % = 74 %
三、金属晶体的结构特征：
在金属晶体里，金属阳离子有规则地紧密堆积，自由电 子几乎均匀分布在整个晶体中，不专属哪几个特定的金属 离子，而是被许多金属离子共有。
四、金属晶体的熔点变化规律：
（1）金属晶体熔点变化差别较大。如汞在常温下是液 体，熔点很低（－38.9。C）。而铁等金属熔点很高 （1535。C）。这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳 离子与自由电子的静电作用力不同而造成的差别。 （2）一般情况下（同类型的金属晶体），金属晶体的 熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少 而定。阳离子半径越小，所带的电荷越多， 自由电子越
每个晶胞含原子数： 2
空间利用率计算
例1：计算体心立方晶胞中金属原子的空间利用率。
解：体心立方晶胞：中心有1个原子， 8个顶点各1个原子，每个 原子被8个 晶胞共享。每个晶胞含有几个原子:1 + 8 × 1/8 = 2
空间利用率计算
设原子半径为r 、晶胞边长为a ，根据勾股定理， 得：2a 2 + a 2 = (4r) 2
比较离子晶体、金属晶体导电的区别：
晶体类型
离子晶体
金属晶体
导电时的状态
水溶液或 熔融状态下
晶体状态
导电粒子
自由移动的离子 自由电子
2、金属晶体结构与金属导热性的关系 【讨论2】金属为什么易导热？
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。
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] 延性最好的金属是-------- 铂[铂丝直径：50100 mm] 展性最好的金属是-------- 金[金箔厚： 1001m00m] 最活泼的金属是---------- 铯 最稳定的金属是---------- 金
多，相互作用就越大， 熔点就会越高。
阅读《资料卡片》并掌握 1、金属晶体的四种堆积模型对比
2、石墨是层状结构的混合型晶体
知识石拓展－石墨 墨 晶 体 结 构