金属键与金属晶体
金属原子之间的结合方式
金属原子之间的结合方式主要有金属键和金属键晶体两种形式。
金属键是金属原子通过共享电子互相结合的一种强力连接方式。
在金属中，金
属原子的外层电子云自由移动，形成一个电子气。
这些自由移动的电子能够在整个金属晶体中流动，形成了金属的导电性和热导性。
在金属键中，金属原子通过彼此共享外层电子而形成一个电子海。
金属中的原
子失去其外层电子，形成带正电荷的离子核，而这些失去的电子则形成自由电子及电子气。
这些电子能够在整个金属中自由移动，并保持金属结构的稳定。
金属键晶体是金属原子通过金属键结合而形成的晶体。
金属原子之间呈均匀排
列的结构使金属具有可压性和可延展性。
金属键晶体可以通过正交晶胞、体心立方晶胞、面心立方晶胞等晶胞结构来进行描述。
其中，体心立方晶胞和面心立方晶胞结构是比较常见的金属结构。
在金属键晶体中，金属原子通过金属键的共享形成一种由正离子核和自由电子
气组成的网络状结构。
正离子核在晶体中呈现规律排列，并且由共享的电子云包围着。
自由电子气在整个晶体中流动，并使得金属具有导电性和热导性。
不同金属原子之间的结合方式还会受到原子半径、电子云分布及电子结构的影响。
通常情况下，相同金属原子之间的结合力较强，而不同金属原子之间的结合力较弱。
总的来说，金属原子之间的结合方式是由金属键和金属键晶体两种形式组成的。
金属键通过共享电子形成金属的导电性和热导性，而金属键晶体则通过规律的金属结构实现金属的可压性和可延展性。
这些结合方式使金属具有独特的物理和化学性质，并广泛应用于工业和科学领域。
金属键金属晶体课件(含多款)
金属键与金属晶体课件一、金属键概述金属键是金属元素之间的化学键，它是金属晶体的基本结构特征。
金属键不同于离子键和共价键，其特点在于电子的自由运动。
在金属晶体中，金属原子通过金属键相互连接，形成具有特定几何形状的晶体结构。
二、金属键的特性1.电子的自由运动：金属键中，金属原子的外层电子脱离原子核的束缚，形成自由电子。
这些自由电子在整个金属晶体中自由运动，为金属提供了良好的导电性和导热性。
2.金属键的强度：金属键的强度较大，金属晶体具有较高的熔点和沸点。
金属键还具有较好的延展性，使金属在外力作用下能够发生塑性变形。
3.金属键的饱和性：金属键具有饱和性，即一个金属原子所能提供的空位数量有限。
当金属原子之间的距离过远时，金属键将断裂，金属晶体将发生断裂。
4.金属键的方向性：金属键具有一定的方向性，使金属晶体具有特定的几何形状。
金属原子的排列方式决定了金属晶体的晶体结构。
三、金属晶体的结构1.金属晶体的类型：根据金属原子排列方式的不同，金属晶体可分为面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方最密堆积（HCP）等类型。
2.金属晶体的晶面和晶向：金属晶体中的晶面和晶向是描述晶体结构的重要参数。
晶面指数（hkl）和晶向指数[uvw]分别表示晶面和晶向在晶体坐标系中的取向。
3.金属晶体的缺陷：金属晶体中的缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。
这些缺陷对金属的物理和化学性质具有重要影响。
四、金属键的应用1.金属材料的制备：金属键是金属材料制备的基础。
通过控制金属原子之间的金属键，可以制备出具有不同性能的金属材料。
2.金属材料的性能优化：通过调控金属晶体中的缺陷，可以优化金属材料的性能，如提高强度、硬度、耐磨性等。
3.金属材料的表面处理：金属材料的表面处理技术，如电镀、喷涂等，基于金属键的作用原理，旨在提高材料的耐腐蚀性、装饰性和功能性。
4.金属基复合材料：金属基复合材料是将金属与其他材料（如陶瓷、塑料等）复合而成的新型材料。
金属键与金属晶体
金属键与金属晶体
[学习目标] 1.认识金属键的本质，掌握金属键的特点与金属某些性质的关系。 2.能用“电子气理论”解释金属具有导电性、导热性和延展性的原因。 3.借助金属晶体等模型认识金属晶体的结构特点。
[重点难点] 1.用金属键解释、比较金属性质的差异。 2.金属晶体的结构特点。
情景引入
55Cs(铯) 28.84 678.4
从锂到铯，价电子数相同，但原子半径依次增大，导致金属键的能量越来越 小，熔沸点也就依次降低。
2．金属晶体熔点的变化规律 (1)金属晶体熔点的变化规律 不同金属晶体，其熔点差别较大。有的熔点很低，如Hg(汞)低至－38.87 ℃ ； 也有的熔点很高，如W(钨)高达3 000 ℃以上。因此，金属晶体的熔点跨度非 常大。 (2)金属键的强弱对金属单质物理性质的影响 金属硬度的大小，熔、沸点的高低与金属键的强弱有关。金属键越强，金属 晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 (3)一般合金的熔点比各组分的熔点低。
知识拓展
金属的光泽 因为固态金属中有“自由电子”，所以当可见光照射到金属表面上时，“自 由电子”能够吸收所有频率的光并迅速释放，使得金属不透明并具有金属光 泽。
导思
思考下列关于金属的几个问题。 (1)含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗？ 提示 不一定。如金属晶体中只有阳离子和自由电子，没有阴离子。 (2)纯铝硬度不大，形成硬铝合金后，硬度很大，金属形成合金后为什么有些 物理性质会发生很大的变化？ 提示 金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，影响了金属的延展性和 硬度。 (3)为什么金属在粉末状态时，失去金属光泽而呈暗灰色或黑色？
面心立方堆积
自我测试
1234
1.下列有关金属晶体的说法不正确的是
①金属晶体是一种“巨分子” √
金属键与金属晶体(2017.2)
面心立方堆积 每个晶胞含原子数：4 配位数：？
面心立方堆积
配位数 12 。
( 同层 6 ， 上下层各 3 )
6
5 顶 1 6 5 4 2 3 顶 心 1 2 顶 4
1
2
3
6 顶
5 4
3
晶胞中原子数目计算：
晶胞中原子数目计算：
顶点：1/8 边： 1/4 面： 1/2 体心：1
金属晶体的原子在二维平面堆积模型
（子在三维空间的堆积
简单立方堆积 :钋（Po） 配位数：6 每个晶胞含原子数：1
体心立方堆积：钠、钾、铬、钼、钨
配位数：8 每个晶胞含原子数：2
金属键 金属晶体
金属晶体的物理性质 导电性、导热性、延展性
一、金属键
金属离子与自由 电子之间强烈的 相互作用，称为 金属键。
二、金属晶体
由于金属键的作用结合形成的晶体，
是金属晶体。
如金属单质
导电性
金属内部有自由移动的电子，在外电场的作 用下，自由电子会发生定向移动，所以金属 具有导电性。
导热性
自由电子运动把能量从高温区域传递到低温 区域。
延展性
金属键没有方向性，金属受外力作用时，各 层金属原子之间仍保持金属键作用。
影响金属键强弱的因素：
金属阳离子所带电荷越多，半径越小，
金属键越强，熔沸点越高，硬度也越大。 如Na、Mg
配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的 微粒个数。 配 位 数： 8
金属键金属晶体
配位数
最近邻原子的数目为8。
致密度
约为68%，空间利用率有所提 高。
面心立方结构
晶格结点
每个晶胞的角上和每个面的中心各有一个原 子。
配位数
最近邻原子的数目为12。
原子半径
比体心立方结构更小。
致密度
高达74%，空间利用率最高。
密排六方结构
晶格结点
每个晶胞的角上和上下底面的中心以及三个侧面的中心各有一个原子。
01
利用纳米金属的高比表面积和催化活性，提高化学反应速率和
选择性。
纳米金属传感器
02
利用纳米金属独特的电学、光学性质，开发高灵敏度、高选择
性的传感器件。
纳米金属生物医学应用
03
研究纳米金属在生物医学领域的应用，如药物输送、生物成像
等。
高性能合金发展趋势
01
02
03
高强度轻质合金
开发具有优异力学性能和 轻量化的合金材料，满足 航空航天等领域的需求。
金属键特性分析
无方向性和饱和性
金属键没有固定的方向，也不存 在饱和性，这是由自由电子在金 属晶体中的自由运动性质决定的 。
宏观特性
金属键导致金属晶体具有光泽、 导电、导热等宏观特性。
典型金属键物质举例
碱金属和碱土金属
如钾、钠、钙等，它们的晶体结构主 要由金属键构成。
过渡金属
合金
由两种或两种以上的金属（或金属与 非金属）经一定方法所合成的具有金 属特性的物质，其内部也主要依赖金 属键结合。
以提高金属的硬度、强度和耐腐蚀性，但同时也会降低金属的导电性和
导热性。
04
金属晶体化学性质及反应类型
氧化还原反应
金属键和金属晶体
高一化学竞赛辅导资料（第9周）知识回顾：金属的物理性质：状态：常温下，除了是液体外，其余都为。
色泽：除了Cu、Au等金属外，大多数金属都是色，且有金属光泽。
其他性质：具有性、性、性。
1.为什么大部分的金属是银白色的？金属的颜色与什么有关？对大多数金属而言，其中的自由电子能吸收所有频率的光，然后很快放出所有频率的光，因而大多数金属呈现钢灰色乃至银白色。
也有少数金属，他们较易吸收某一频率的光，而呈现其互补色。
如金为黄色，铜为赤红色，铋为淡红色，铯为淡黄色，铅为灰蓝色。
当金属是粉末状时为什么一般是黑色的？2. 常见的重金属包括哪些金属？重金属一定有毒吗？我们常说的重金属有毒，会使蛋白质变性，主要指的是重金属离子，而不是重金属的单质。
重金属的离子要达到一定浓度时才会有毒，量很少的时候是没有毒的。
有些重金属离子在很稀的时候，不但没毒，反而对人有益。
3.什么是焰色反应? 金属元素都有焰色反应吗？当某些金属及其化合物在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出。
而放出的光的波长在可见光范围内（波长为400nm～760nm），因而能使火焰呈现颜色。
由于各种原子的结构不同，电子跃迁时能量的变化就不相同，就发出不同波长的光，因而在火焰上呈现不同的颜色。
在化学上，常用来测试某种金属元素是否存在。
同时利用焰色反应，人们在在烟花中有意识地加入特定金属元素，使焰火更加绚丽多彩。
焰色反应是元素的一种物理性质，无论是金属离子或金属原子均能发生焰色反应，它属物理变化过程。
不是所有元素都有特征的焰色。
只有碱金属元素以及钙、锶、钡、铜等少数金属元素才能呈现焰色反应。
竞赛考点：金属键1、金属键的概念：金属晶体中的金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用，自由电子为整个金属所共用，所以金属键没有饱和性和方向性。
金属键与金属晶体
B
C. Li Be Mg D. Li Na Mg
晶体： 具有规则几何外形的固体
晶体的分类： 原子晶体，分子晶体，离子晶体，金属晶体
晶胞： 能够反映晶体结构特征的基本重复单元。
二、金属晶体
金属晶体
晶胞：从晶体中“截取”出来具有代表性的最小 部分。是能够反映晶体结构特征的基本重复单位。
晶胞与晶体 砖块与墙 蜂室与蜂巢
1. 下列生活中的问题，不能用
金属键知识解释的是 （D）
A. 用铁制品做炊具
B. 用金属铝制成导线
C. 用铂金做首饰
D. 铁易生锈
7. 金属键的强弱与金属价电子数的多少有关，
价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的半
径大小也有关，金属阳离子的半径越大，金属
键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是
A. Li Na K B. Na Mg Al
（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
判断：有阳离子 必须有阴离子吗？
2. 金属的物理性质
具有金属光泽,能导电,导热,具有良好的延 展性,金属的这些共性是有金属晶体中的化学
键和金属原子的堆砌方式所导致的
（1）导电性 （2）导热性 （3）延展性
第一单元
金属键 金属晶体
第一课时
金属键与金属特性
金属元素在周期表中的位置及原子结构特征
大家都知道晶体有固定的几何外形、有固 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？
通常情况下，金属原子的部分或全部 外围电子受原子核的束缚比较弱，在金 属晶体内部，它们可以从金属原子上 “脱落”下来的价电子，形成自由流动 的电子。这些电子不是专属于某几个特 定的金属离子，是均匀分布于整个晶体 中。
【知识解析】金属键与金属晶体
金属键与金属晶体1 金属键定义金属阳离子与自由电子之间存在的强烈的相互作用称为金属键本质金属原子的价层电子受原子核的束缚比较弱，价层电子容易脱离原子核的束缚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。
“电子气”使得金属阳离子和自由电子之间形成强烈的相互作用。
这一理论称为“电子气理论”，金属键本质上是一种电性作用影响金属键强弱的因素金属元素的原子半径一般而言，金属元素的原子半径越小，金属键越强金属原子价层电子数一般而言，金属原子的价层电子数越多，金属键越强金属键的特征自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子，即每个金属阳离子均可享有所有的自由电子，但都不可能独占某个或某几个自由电子，电子在整块金属中自由运动。
金属键既没有方向性，也没有饱和性。
金属键模型如图3－3－1所示图3－3－1存在金属单质或合金2 金属晶体（1）定义：金属原子之间通过金属键相互结合形成的晶体，叫做金属晶体。
（2）特点：①构成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子；②在金属晶体中，不存在单个分子；③金属晶体中金属阳离子被自由电子所包围。
名师提醒（1）在金属晶体中有阳离子，但没有阴离子，所以，晶体中有阳离子不一定有阴离子，若有阴离子，则一定有阳离子。
（2）金属单质或合金的晶体（晶体锗、灰锡除外）属于金属晶体。
（3）金属晶体与共价晶体一样，是一种“巨分子”。
3 电子气理论解释金属材料的有关性质物理性质电子气理论解释延展性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，而且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，仍可以保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，金属发生形变也不易断裂。
因此，金属有良好的延展性。
如图3－3－2所示：图3－3－2导电性在金属晶体中，自由电子的移动是没有方向的，但是在外加电场的作用下，自由电子就会发生定向移动，因而形成电流，所以金属容易导电。
第四章 金属键
导体、半导体和绝缘体
晶体按导电性能的高低可以分为
导体 半导体 绝缘体
它们的导电性能不同，
是因为它们的能带结构不同。
导体
导体
Eg
导体
半导体
绝缘体 Eg
Eg
导体 在外电场的作用下，大量共有化电子很 易获得能量，集体定向流动形成电流。 E
从能级图上来看，是因为其共有化电子 很易从低能级跃迁到高能级上去。
上面介绍的是最早提出的经典自由电子理论.1930年前后,由于将量子 力学方法应用于研究金属的结构,这一理论已获得了广泛的发展.在金 属的物理性质中有一种最有趣的性质是,包括碱金属在内的许多金属 呈现出小量的顺磁性,这种顺磁性的大小近似地与温度无关.泡利曾在 1927年对这一现象进行探讨,正是这一探讨开辟了现代金属电子理论 的发展.它的基本概念是:在金属中存在着一组连续或部分连续的“自由 电子能级.在绝对零度时,电子(其数目为N个)通常成对地占据N/2个最 稳定的能级.按照泡利不相容原理的要求,每一对电子的自旋方向是相 反的;这样,在外加磁场中,这些电子的自旋磁矩就不能有效地取向.当 温度比较高时,其中有一些配对的电子对被破坏了,电子对中的一个电 子被提升到比较高的能级.未配对的电子的自旋磁矩能有效地取向, 所以使金属具有顺磁性.未配对电子的数目随着温度的升高而增多; 然而,每个未配对电子的自旋对顺磁磁化率的贡献是随着温度的升高 而减小的.对这二种相反的效应进行定量讨论,解释了所观察到的顺磁 性近似地与温度无关.
设孤立原子的一个能级 Enl ，它最多能容纳 2 (2 l +1) 个电子。 这一能级分裂成由 N条能级组成的能带后，能带最多 能容纳 2N(2l +1)个电子。
2N(2l+1)
人教版高中化学选修3课件-金属晶体
知识点二
金属晶体的结构
1．金属晶体的原子堆积模型
2.晶胞中原子的空间利用率的计算方法 (1)以面心立方晶胞为例，求晶胞中原子的空间利用率
图乙是面心立方晶胞的结构剖面图，晶胞的面对角线为金 属原子半径的 4 倍。设金属原子的半径为 R，则晶胞的面对角线 为 4R，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 4 个金属原子，4 个金属原子的体积为 4×43πR3，因此晶胞 中原子的空间利用率为42×432πRR33×100%＝74%。
Hale Waihona Puke ①该晶胞“实际”拥有的铜原子是____4____个。
②该晶胞称为_____C___(填序号)。
A．立方晶胞
B．体心立方晶胞
C．面心立方晶胞 D．简单立方晶胞
③此晶胞立方体的边长为 a cm, Cu 的相对原子质量为 64， 金属铜的密度为 ρ g·cm－3，则阿伏加德罗常数为___ρ2_·5a_63__m_o_l_－_1(用
1金属晶体在受外力作用下，各层之间发生相对滑动，但 金属键并没有被破坏。
2金属晶体中只有金属阳离子，无阴离子。 3原子晶体的熔点不一定都比金属晶体的高，如金属钨的 熔点就高于一般的原子晶体。 4分子晶体的熔点不一定都比金属晶体的低，如汞常温下 是液体，熔点很低。
1.晶体中有阳离子，一定有阴离子吗？反之， 晶体中有阴离子，一定有阳离子吗？
(4)颜色/光泽——自由电子吸收所有频率光释放一定频率光 由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子， 所以当光辐射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的 光，然后很快释放出各种频率的光，这就使得绝大多数金属呈 现银灰色以至银白色光泽，金属能反射照射到其表面的光而具 有光泽。而金属在粉末状态时，金属的晶面取向杂乱，晶格排 列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰 色或黑色。
知识解析金属键与金属晶体
金属晶体中常存在点缺陷、线缺陷和面缺陷等晶体缺陷。 这些缺陷对金属的力学、电学和化学等性质产生重要影响。
滑移与孪生
金属晶体在受力时，原子层间可能发生滑移或孪生现象， 导致金属的塑性变形。滑移和孪生的难易程度与金属晶体 的结构密切相关。
典型金属晶体举例
铜
具有面心立方结构的典型金属，具有良好的导电性、导热 性和延展性。铜及铜合金在电气、建筑、制造等领域有广 泛应用。
铁
具有体心立方结构的典型金属，在室温下具有铁磁性。铁 及其合金是机械工业的重要材料，广泛应用于制造各种机 械零件和工具。
镁
具有密排六方结构的典型金属，是最轻的金属之一，具有 良好的导电性、导热性和延展性。镁及其合金在航空、航 天、汽车等领域有广泛应用。
03
金属键与金属晶体关系 探讨
金属键对金属晶体结构影响
金属键的强度，提高材料的力学性能和化学稳定性。
改善现有材料性能方法探讨
01
02
03
金属强化
通过冷加工、热处理等手 段改变金属晶体的结构和 缺陷，提高金属键的强度 和韧性。
表面改性
采用化学或物理方法在金 属表面形成保护层或改变 表面性质，提高金属的耐 蚀性、耐磨性等。
合金优化
调整合金成分和比例，优 化金属键的特性和分布， 改善合金的力学、电学、 热学等性能。
金属键和金属晶体在环境治理和保护方面具有 重要的应用价值，如重金属污染治理、废水处 理等。
利用金属材料的吸附性能和催化性能，提高环 境治理的效率和效果。
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金属晶体中金属键作用机制
电子气理论
金属晶体中的自由电子形成电子气，金属原子则浸泡在电子气 中。电子气中的电子与金属原子实（由原子核和内层电子构成） 之间存在库仑相互作用，这种相互作用即为金属键。
4金属键和金属晶体
0xL,V(x)
• 这样上述波动方程可以简化为，
• 28h22m0 E0
(4-5)
• 求得其解为： Ae2irk
(4-6)
• 在势箱内电子运动的动能为:
•
E1mv2 2
8h22mk2
(4-7)
• 表示电子的动能和波矢之间呈抛物线关系，这 种关系如图4-3.ppt。
(4-10)
• 允许的电子能量为
•
E8h22mnL2
h2 8mL2
n2
(4-11)
• 电子的能量与波矢k之间仍然是抛物线关系，只不过 能量不再是连续的，而是量子化的。
• E只能取符合k＝nπ/L关系的值，即电子的最低能态 的能量为
•
E1=h2/8mL2
• 而其余能级的能且为
(4-12)
• 在温差或电场的作用下，自由电子可以沿 着温度梯度或电势梯度的方向而定向地流 动，这样就可以解释金属为什么具有良好 的传热和导电性能。
• 但考虑到金属晶体中荷正电的离子会因热运动 而偏离其平衡位置，金属中还有杂质和缺陷， 这样正电的背景不会是完全均匀的。
• 在外场作用下，运动的电子会被这种不均匀的 背景所散射，电子的加速不会持续不断，而是 处于一个有限的平均速度，一定的电导率。
• 势箱的深度大大超过电子的动能，因此，电子 在边界以外的几率为零，即ψx＝0．应用这个 边界条件，L必须等于半波长的整数倍，即
•
L
n
(4-8)
2
• 从而求得允许的波长为：
• λ=2L/n
(4-9)
• 式中n为量子数，其数值可以是1，2，3…正模 数．与此相应，允许的波矢k的值是
金属键-金属晶体
第一单元 金属键 金属晶体
一、金属的分类
按密度分
重金属：铜、铅、锌等 密度>4.5g/cm3
轻金属：铝、镁等
密度<4.5g/cm3
黑色金属：铁、铬、锰 冶属：铁、铝等 稀有金属：锆、钒、钼
二、金属的组成
金属阳离子、自由电子
A. 用铁制品做炊具
B. 用金属铝制成导线
C. 用铂金做首饰
D. 铁易生锈
4. 金属键的强弱与自由电子数的多少有关，自由电子
数越多金属键越强；与金属原子半径大小也有关，金
属原子半径越大，金属键越弱。据此判断下列金属熔
点逐渐升高的是(
)
B
A. Li Na K
B. Na Mg Al
C. Li Be Mg D. Li Na Mg
注:金属具有金属光泽是自由电子吸收了可见光， 又把各种波长的光再发射出来。如果金属呈粉末状态， 微粒排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，则呈暗 灰色或黑色，也没有光泽。 2.能正确描述金属通性的是 ( AC )
A. 易导电、导热
B. 具有高的熔点
C. 有延展性
D. 具有强还原性
3. 下列生活中的问题，不能用金属键知识解释的是 （ D）
微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
例1：最近发现一种由某金属原子M和 非金属原子N构成的气态团簇分子，如 图所示．顶角和面心的原子是M原子， 棱的中心和体心的原子是N原子，它的
分子式为( C )
A． M4N4 B．MN
C． M14N13
D．条件不够，无法写出分子式
注：如果这是一个晶胞，那么化学式为MN或NM
例2：金晶体是面心立方体，立方体的 每个面5个金原子紧密堆砌（如图）， 金原子半径为1.44х10-10 m 求：
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1. 下列生活中的问题，不能用 金属键知识解释的是 （ D ） A. 用铁制品做炊具
B. 用金属铝制成导线
C. 用铂金做首饰 D. 铁易生锈
2. 金属的物理性质
具有金属光泽,能导电,导热,具有良好的 延展性,金属的这些共性是有金属晶体中的 化学键和金属原子的堆砌方式所导致的 （1）导电性 （2）导热性 （3）延展性
阅读课本P33，用金 属键理论作解释
导电性
通常情况下金属晶体内部电子的 运动是自由流动的，但在外加电场的 作用下会定向移动形成电流
在一个层中，最紧密的堆积方式，是一个球
与周围 6 个球相切，在中心的周围形成 凹位，将其算为第一层。
1 6 2 3
6 个
5
4
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)
1 3 6
2 3
6 5 4
5
4
A B
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。
7. 金属键的强弱与金属价电子数的多少有关， 价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的半 径大小也有关，金属阳离子的半径越大，金属 键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是
A. Li Na K
C. Li Be Mg
B. Na Mg Al
D. Li Na Mg
B
晶体： 具有规则几何外形的固体
晶体的分类：
第一单元
金属键 金属晶体
第一课时
金属键与金属特性
金属元素在周期表中的位置及原子结构特征
大家都知道晶体有固定的几何外形、有固 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？
通常情况下，金属原子的部分或全 部外围电子受原子核的束缚比较弱，在 金属晶体内部，它们可以从金属原子上 “脱落”下来的价电子，形成自由流动 的电子。这些电子不是专属于某几个特 定的金属离子，是均匀分布于整个晶体 中。
一、金属键与金属的物理性质
1.金属键
（1）定义： 金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。 （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 判断：有阳离子 必须有阴离子吗？
导电物质 状 态
电解质 溶液或熔融液 阴离子和阳离子 增强 电解过程
金属晶体 固态或液态 自由电子 减弱 自由电子的 定向移动
导电粒子
升 温 时 导电能力 导电本质
金属的导电性随温度的升高而下降 原因：金属内部主要是金属阳离子和自由电 子,电子可以自由移动,而金属阳离子只能做 很小范围的振动.当温度升高时,阳离子的振 动加剧,对自由电子的定向移动产生了阻碍作 用,故导电能力下降.
6
1 5
2 3 4
位，不同于 AB 两层
的位置，这是 C 层。
1
6 5
2 3 4 6
1 5
2 3 4
第四层再排 A，于是 形成 ABC ABC 三层一 个周期。 得到面心立方堆
A
C
B
积—A1型。
1 6
5 4 2
A
3
C B
配位数 12 。
( 同层 6， 上下层各 3 )
A
面心立方紧密堆积的前视图
面心立方堆积
立方晶胞中粒子数的求算方法：
（1）处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒 子有1/8属于该晶胞； （2）处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个 粒子有1/4属于该晶胞； （3）处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个 粒子有1/2属于该晶胞； （4）处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。
六方晶胞中粒子数的求算方法：
（1）处于顶点的12个粒子， 同时为6个晶胞所共有，每个 粒子有1/6属于该晶胞；
（2）处于面上的2个粒子， 同时为2个晶胞所共有，每个 粒子有1/2属于该晶胞； （3）处于晶胞内部的3个粒子， 则完全属于该晶胞。
分析这四种堆积方式中含有的原子个数分别是多少？
2个
4个
导电性
导热性
延展性
（4）金属的熔点的影响因素
部分金属的熔点 金属 熔点/℃ Na 97.5 Mg 650 Al 660 Cr 1900
为什么金属晶体熔点差距如此巨大？
结论：
金属晶体内部微粒之间的作用存在差异，即金属 的熔点高低与金属键的强弱有关。 影响金属键的强弱的因素是什么呢？
根据下表的数据，请你总结影响金属键的因素
总结：金属原子在三围空间的堆积方式： 面对角线上 正六边形 体对角线
上球相切 球相切 上球相切
边上球均相切
观察这四种堆积方式的 特点？
简单立方堆积 体心立方堆积
六方堆积
面心立方堆积
常见金属晶体的三种结构型式
三种典 面心立方最 体心立方密 六方最密 型结构 密堆积 堆积 堆积 常见 Ca,Cu,Au,Al, Li,Na,K,Ba, Mg,Zn,Ti Pd ,Pt, Ag W,Fe 金属
小结：
共 性 金属晶体与性质的关系
在金属晶体中，存在许多自由电子，自由电子 在外加电场的作用下，自由电子定向运动，因 而形成电流 由于金属晶体中自由电子运动时与金属离子 碰撞并把能量从温度高的部分传导温度低的 部分，从而使整块金属达到相同的温度 由于金属晶体中金属键是没有方向性的，各原 子层之间发生相对滑动以后，仍保持金属键的 作用，因而在一定外力作用下，只发生形变而 不断裂
，
1
2
第一种是将球对准第一层的球
下图是A3型六方紧 密堆积的前视图
A
1 6 5
2
3 4
B
A
于是每两层形成一个周期，
B A
即 AB AB 堆积方式，形成六
方紧密堆积---A3型。 配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 )
六方紧密堆积
有时也从其中取三分之一，但它不是六方堆积 的晶胞
第三层的另一种 排列方式，是将球对 准第一层的 2，4，6
原子晶体，分子晶体，离子晶体，金属晶体 晶胞： 能够反映晶体结构特征的基本重复单元。
二、金属晶体
金属晶体
晶胞：从晶体中“截取”出来具有代表性的最小 部分。是能够反映晶体结构特征的基本重复单位。
晶胞与晶体
砖块与墙 蜂室与蜂巢
金属晶体
金属原子通过金属键形成的晶体称 为金属晶体。主要有三种晶体类型。
（1）金属元素的原子半径-----成反比 （2）单位体积内自由电子的数目-----成正比
一般而言：
金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电 子数目越大，金属键越强，金属晶体的硬度越大， 熔、沸点越高。
试着根据上面的结论，分析一下元素周期表 中同周期、同主族金属元素的熔、沸点、硬 度的变化情况？
问题解决
合金的特性：
4)具有奇特吸释氢本领的合金（常称为贮氢 材料），如 LaNi5，FeTi，R2Mg17和 R2Ni2Mg15。(R等仅代表稀土 La，Ce，Pr，Nd或混 合稀土）是一种很有前途的储能和换能材料。
Ti3Al，FeAl，Fe3Al，MoSi2，NbBe12。ZrBe12 等不仅具有很好的高温强度，并且，在高温
部分金属的原子半径、原子化热和熔点 金属 Na Mg Al Cr
原子外围电子排布
原子半径/pm 原子化热/kJ· mol-1 熔点/℃
3s1
186 108.4 97.5
3s2
160 146.4 650
3s23p1
143.1 326.4 660
3d54s1
124.9 397.5 1900
影响金属键强弱的因素
6个
1个原子
合金是指由两种或两种以上的金属或 金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组 合而成并具有金属特性的物质 。
合金一般是将各组分熔合成均匀的 液体，再经冷凝而制得的。
合金置换过程
合金的特性：
1)具有超导性质的合金，如Nb3Ge，Nb3Al， Nh3Sn，V3Si，NbN等
2)具有特殊电学性质的金属间化合物，如 InTe-PbSe，GaAs-ZnSe等在半导体材料用 3)具有强磁性的合金物，如稀土元素（Ce， La，Sm，Pr，Y等）和Co的化合物，具有 特别优异的永磁性能
探究活动1 金属原子在平面上紧密放置，可有两种排列方式
非密置层
密致层
金属晶体是金属原子在三维空间按一定的规 律堆积而成的
探究活动2 非密置层排列的金属原子，在空间内向上 紧密堆积的可能的排列。金属原子的空间堆积方式
简单立方堆积
体心立方堆积
探究活动3： 利用小球尝试密致层平面堆积的原子进行空间 紧密堆积的可能的排列。
5)具有耐热特性的合金，如Ni3Al，NiAl，TiAl，
下具有比较好的塑性
合金的特性：
6)耐蚀的合金，如某些金属的碳化物，硼化 物、氨化物和氧化物等在侵蚀介质中仍很耐 蚀，若通过表面涂覆方法，可大大提高被涂 覆件的耐蚀性能；
7)具有形状记忆效应、超弹性和消震性的合 金，如 TiNi，CuZn，CuSi，MnCu，Cu3Al 等已在工业上得到应用。