金属晶体导学案

金属晶体导学案

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第1课时

一、金属键

1、定义

金属阳离子和自由电子之间的较强作用！

2、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共价键，这种键既方向性，也饱和性，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、“电子气理论”及其应用

把金属键描述为金属原子脱落下来的_______形成遍布整块晶体的“电子气”，

被_______所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。金属键就是将所有原子维系在一起的这种金属脱落价电子后形成的离子与“价电子气”之间的强烈的相互作用。

(1) 对金属延展性的解释，当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生___________，但

不会改变原来的_______，而且弥漫在金属原子之间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，从而使金属具有良好的延展性。

(2) 对导电性的解释

金属晶体中的自由电子在没有外电场存在时是__________的，而在外电场作用下，

自由电子__________形成电流。比较电解质溶液、金属晶体导电的区别

(3) 对热导率的解释，金属的热导率随温度升高而降低，是由于在热的作用下，_______与_______

频繁碰撞阻碍了热量的传递。

(4) 对合金性能的解释，当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺入

了细小而坚硬的砂土或碎石一样，使金属的_______甚至_________发生改变。

(5)颜色，由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子，所以当光线投射到它的表

面上时，可以吸收所有频率的光，然后很快放出各种频率的光，这就使绝大多数金属呈现银灰色以至光泽。而金属在粉末状态时，金属的取向，晶格排列得不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈色或色。

(6) 硬度和熔沸点：与金属键的强弱有关。

一般规律：原子半径越小、金属键就越；价电子数（即阳离子的的电荷）越金属键就越。金属键的强弱影响金属晶体的物理性质。金属键越强，硬度就越，熔沸点就越。一般地，合金的熔沸点比其他各成分金属的熔沸点。金属晶体的熔点变化差别很大。如Hg在常温下为液态，熔点低而Fe等金属熔点高，这是由于金属晶体密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同造成的。

二、金属晶体的相关知识要点

1.定义：和通过形成的晶体。

2.构成微粒：。

3.微粒间相互作用：。

4.熔化和沸腾时破坏的作用关系:

5.金属晶体的共性: 容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等！

三、金属晶体的判定

1.最小微粒:

2.物质类别:

3.金属晶体的共性:

四、决定金属晶体熔沸点高低及硬度大小的因素

金属键的强弱——金属键越，熔沸点越，硬度越。金属阳离子半径，所带电荷，金属键越。

硬度:Na Mg Al 熔点:Na Mg Al 沸点: Na Mg Al

【问题探究】: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？

第2课时金属晶体的原子堆积方式

一、金属晶体的原子堆积模型

(1).金属原子在二维平面里有两种方式为非密置层和密置层

层，配位数为层，配位数为

(2).金属原子在三维空间里有四种堆积方式

①简单立方体堆积，非密置层排列的金属原子，在空间内可能的排列。

这种堆积方式形成的晶胞是一个，每个晶胞含个原子，被称为堆积。这种堆积方式的空间利用率，只有金属钋采取这种堆积方式。

②体心立方（A2型）堆积----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：

这种堆积方式所得的晶胞是一个含 个原子的立方体，一个原子在立方体的 ，另一个

在立方体的

，称为体心立方堆积，这种堆积方式的空间利用率（ ）显然比简单立方堆积的 多了，许多金属是这种堆积方式，如碱金属，简称为钾型。

③六方最密堆积（A 3)型和面心立方（A 1型）最密堆积

对于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---- 和 ，即：镁型和铜型。六方最密堆积如下图左侧，按 的方式堆积; 面心立方最密堆积如图右侧,按 的方式堆积.这两种堆积方式都是金属晶体的 堆积,配位数均为 ,空间利用率均为 ,但所得的晶胞的形式不同。

面心立方和六方密堆积模型晶胞获取示意图:

3、混合晶体-------石墨

石墨不同于金刚石,它的碳原子不像金刚石的碳原子那样呈sp3杂化.而是呈杂化,形成

____________结构,因此石墨晶体是结构的，每一层内部碳原子间是靠相维系，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。

【归纳小结】金属晶体的四种堆积模型对比（填表）：

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

简单立方堆积

体心立方堆积

钾型

六方最密堆积

镁型

面心立方最密

堆积

铜型

第三课时：金属晶体堆积模型及晶胞相关计算

一、原子空间利用率的计算

1、空间利用率：

指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。

计算公式：

空间利用率 = 球体积/晶胞体积 100%