金属晶体金属键堆积方式(市级公开课1)
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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。
金属晶体堆积方式
金属晶体堆积方式 的研究意义和展望
提高材料的力学性能，如强度、硬度、韧性等 优化材料的电学、热学和磁学性能 实现材料的功能化与智能化，如传感器、驱动器等 探索新型材料，推动科技进步和产业发展
金属晶体堆积方 式的研究有助于 深入理解物质结 构和性质
金属晶体堆积方 式的多样性是决 定金属材料性能 的重要因素
添加标题
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金属晶体的堆积方式会影响其物理 性质，如导电性、热导率等。
了解金属晶体的堆积方式对于材料 性能的优化和新型材料的开发具有 重要的意义。
特点：金属晶体堆积方式具有高度 的对称性和规则性，不同金属晶体 堆积方式的差异较大。
影响因素：金属晶体堆积方式受金 属原子半径、金属键类型等因素影 响。
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应用：金属晶体堆积方式对金属的 物理性质和化学性质有重要影响， 如导电性、耐腐蚀性等。
实验研究：通过X射线衍射、中子 衍射等实验手段研究金属晶体堆积 方式。
金属晶体堆积方式在材料科学中的应用 金属晶体堆积方式在电子器件制造中的应用 金属晶体堆积方式在航空航天领域的应用 金属晶体堆积方式在生物医学领域的应用
金属晶体堆积方式的形成原因 是为了实现空间利用率的最大 化。
通过合理的堆积方式，金属晶 体可以获得更高的密度和更强
的机械性能。
金属晶体堆积方式的形成还受 到金属原子间相互作用力的影
响。
金属晶体堆积方式 的特点和应用
金属晶体堆积方式的特点包括周期 性、对称性和密堆积等。
金属晶体的堆积方式在材料科学和 工程领域具有广泛的应用，如金属 材料、催化剂等。
热性能。
金属晶体的堆 积方式决定了 其物理和化学
金属晶体的密堆积
A
B
A
分数坐标：
密置层为(001)
(,,), ( , , ) or( , , )
y x
1200
晶胞内含有２个球。
14
§5-3 金属晶体和晶体结构的能带理论 ２个球为二套等同点 结构基元：２个球 点阵型式： 六方简单 配位数： 12
B AA
B A
15
§5-3 金属晶体和晶体结构的能带理论
a 与r的关系： r a , r a
空间利用率
V球 %
V晶胞
(
a
a)
%
.%
总结：
பைடு நூலகம்
22
§5-3 金属晶体和晶体结构的能带理论
二、金属晶体的堆积型式和金属的原子半径
1、金属晶体的堆积型式（P524表5-3.2） 绝大多数金属单质都是A1，A2，A3型，少数金属单 质具有A4型(如:Si,Ge,Sn)或其它特殊结构型式(Mn--x)。 2、金属原子半径 定义：金属晶体中紧邻原子间距离的一半。
由此可推测该晶体是：
（B）
(A) 立方P (B) 立方I (C) 立方F (D) 立方C
习题：4 、已知某金属晶体的结构属A3型堆积，其原 子半径为r，则它的边长b，c等于：（A）
( A)b r, c r (B)b r , c r
(C)b c r
(D)b c r
33
§5-3 金属晶体和晶体结构的能带理论 例5、CuSn合金属NiAs型结构，六方晶胞参数 a=419.8pm,c=509.6pm ，晶胞中原子的分数坐标为： Cu(,,)(,, ) Sn( , , ), ( , , ) （1）计算Cu-Cu间的最短距离 （2）Sn原子按什么型式堆积？ （3）Cu原子周围的原子围成什么多面体空隙？
B
A
分数坐标：
密置层为(001)
(,,), ( , , ) or( , , )
y x
1200
晶胞内含有２个球。
14
§5-3 金属晶体和晶体结构的能带理论 ２个球为二套等同点 结构基元：２个球 点阵型式： 六方简单 配位数： 12
B AA
B A
15
§5-3 金属晶体和晶体结构的能带理论
a 与r的关系： r a , r a
空间利用率
V球 %
V晶胞
(
a
a)
%
.%
总结：
பைடு நூலகம்
22
§5-3 金属晶体和晶体结构的能带理论
二、金属晶体的堆积型式和金属的原子半径
1、金属晶体的堆积型式（P524表5-3.2） 绝大多数金属单质都是A1，A2，A3型，少数金属单 质具有A4型(如:Si,Ge,Sn)或其它特殊结构型式(Mn--x)。 2、金属原子半径 定义：金属晶体中紧邻原子间距离的一半。
由此可推测该晶体是：
（B）
(A) 立方P (B) 立方I (C) 立方F (D) 立方C
习题：4 、已知某金属晶体的结构属A3型堆积，其原 子半径为r，则它的边长b，c等于：（A）
( A)b r, c r (B)b r , c r
(C)b c r
(D)b c r
33
§5-3 金属晶体和晶体结构的能带理论 例5、CuSn合金属NiAs型结构，六方晶胞参数 a=419.8pm,c=509.6pm ，晶胞中原子的分数坐标为： Cu(,,)(,, ) Sn( , , ), ( , , ) （1）计算Cu-Cu间的最短距离 （2）Sn原子按什么型式堆积？ （3）Cu原子周围的原子围成什么多面体空隙？
金属晶体金属堆积方式市级公开课PPT课件
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 ℃
--
12
资
金属之最
料
熔点最低的金属是-------- 汞
熔点最高的金属是-------- 钨
密度最小的金属是-------- 锂
密度最大的金属是-------- 锇
硬度最小的金属是-------- 铯
硬度最大的金属是-------- 铬
4.下列有关金属键的叙述错误的是 ( )B A.金属键没有方向性 B.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强 烈的静电吸引作用
C.金属键中的电子属于整块金属 D.金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关
--
15
5.下列有关金属元素特性的叙述正确的是
B
A. 金属原子只有还原性,金属离子只有氧化性
B. 金属元素在化合物中一定显正化合价
--
9
金属的延展性
外力
自由电子
金属离子
--
10
⑷、金属晶体结构具有金属光泽和颜 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。
个
个
密
密
置
置
层
层
密
密
置
置
堆
堆
积
积
--
六方堆积
面心立方 堆积
29
Ⅲ.六方堆积（镁型） 镁、锌、钛等属于六方堆积
熔点很高的金属：钨（3410℃）
铁的熔点：1535 ℃
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12
资
金属之最
料
熔点最低的金属是-------- 汞
熔点最高的金属是-------- 钨
密度最小的金属是-------- 锂
密度最大的金属是-------- 锇
硬度最小的金属是-------- 铯
硬度最大的金属是-------- 铬
4.下列有关金属键的叙述错误的是 ( )B A.金属键没有方向性 B.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强 烈的静电吸引作用
C.金属键中的电子属于整块金属 D.金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关
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15
5.下列有关金属元素特性的叙述正确的是
B
A. 金属原子只有还原性,金属离子只有氧化性
B. 金属元素在化合物中一定显正化合价
--
9
金属的延展性
外力
自由电子
金属离子
--
10
⑷、金属晶体结构具有金属光泽和颜 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。
个
个
密
密
置
置
层
层
密
密
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置
堆
堆
积
积
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六方堆积
面心立方 堆积
29
Ⅲ.六方堆积（镁型） 镁、锌、钛等属于六方堆积
金属晶体金属键堆积方式(市级公开课1)
电子显微镜原理
利用电子束在磁场中的偏转和聚焦，形成高分辨率的显微图像。
金属晶体的电子显微观察特点
金属晶体在电子显微镜下呈现出清晰的晶格结构和原子排列，可以观察到晶界、位错、孪 晶等微观缺陷。
电子显微技术在金属晶体研究中的应用实例
利用电子显微镜可以观察金属晶体的微观形貌、晶体缺陷和相变过程等，为揭示金属材料 的强化机制和性能优化提供直观证据。
的金属光泽。
影响金属键强度的因素
金属原子的电负性
电负性较小的金属原子更容易失去外层电子，形成稳定的金属离子和自由电子。因此，电 负性较小的金属元素通常具有更强的金属键。
金属原子的半径
金属原子的半径越小，其核对外层电子的束缚力越强，使得外层电子越不容易摆脱原子核 的束缚成为自由电子。因此，金属原子的半径越小，其金属键强度通常越弱。
移动，从而形成电流。同时，自由电子的运动也能传递热量，使金属具
有良好的导热性。
02
延展性和可塑性
金属键没有方向性和饱和性，当金属受到外力作用时，金属离子和自由
电子之间的相互作用可以发生调整，使得金属可以发生形变而不易断裂。
这种性质使得金属具有良好的延展性和可塑性。
03
金属光泽
金属键中的自由电子可以吸收并重新发射可见光，这使得金属具有特有
线缺陷：位错现象分析
位错概念
晶体中局部区域原子排列不规则造成 的线状缺陷，是金属晶体中最常见的 缺陷之一。
位错类型
位错对金属性能的影响
位错可以显著提高金属的强度和硬度， 同时降低金属的塑性和韧性。
包括刃型位错和螺型位错，分别对应 原子滑移面和滑移方向的不同。
面缺陷：晶界作用探讨
1 2
晶界概念
相邻晶粒间的界面，是晶体结构中的一种面缺陷。
利用电子束在磁场中的偏转和聚焦，形成高分辨率的显微图像。
金属晶体的电子显微观察特点
金属晶体在电子显微镜下呈现出清晰的晶格结构和原子排列，可以观察到晶界、位错、孪 晶等微观缺陷。
电子显微技术在金属晶体研究中的应用实例
利用电子显微镜可以观察金属晶体的微观形貌、晶体缺陷和相变过程等，为揭示金属材料 的强化机制和性能优化提供直观证据。
的金属光泽。
影响金属键强度的因素
金属原子的电负性
电负性较小的金属原子更容易失去外层电子，形成稳定的金属离子和自由电子。因此，电 负性较小的金属元素通常具有更强的金属键。
金属原子的半径
金属原子的半径越小，其核对外层电子的束缚力越强，使得外层电子越不容易摆脱原子核 的束缚成为自由电子。因此，金属原子的半径越小，其金属键强度通常越弱。
移动，从而形成电流。同时，自由电子的运动也能传递热量，使金属具
有良好的导热性。
02
延展性和可塑性
金属键没有方向性和饱和性，当金属受到外力作用时，金属离子和自由
电子之间的相互作用可以发生调整，使得金属可以发生形变而不易断裂。
这种性质使得金属具有良好的延展性和可塑性。
03
金属光泽
金属键中的自由电子可以吸收并重新发射可见光，这使得金属具有特有
线缺陷：位错现象分析
位错概念
晶体中局部区域原子排列不规则造成 的线状缺陷，是金属晶体中最常见的 缺陷之一。
位错类型
位错对金属性能的影响
位错可以显著提高金属的强度和硬度， 同时降低金属的塑性和韧性。
包括刃型位错和螺型位错，分别对应 原子滑移面和滑移方向的不同。
面缺陷：晶界作用探讨
1 2
晶界概念
相邻晶粒间的界面，是晶体结构中的一种面缺陷。
《金属晶体》 讲义
《金属晶体》讲义一、金属晶体的定义与特点金属晶体是指由金属原子通过金属键结合而成的晶体。
在金属晶体中，金属原子失去部分或全部外层电子，形成自由电子，这些自由电子在整个晶体中自由运动，与金属阳离子相互作用，将金属原子紧密地结合在一起。
金属晶体具有以下特点：1、良好的导电性和导热性：由于存在自由电子，它们能够在电场的作用下定向移动，从而形成电流，实现良好的导电性；自由电子在热的作用下也能迅速传递热能，使得金属具有良好的导热性。
2、金属光泽：自由电子能够吸收并反射可见光，使金属具有独特的金属光泽。
3、延展性：金属晶体中的原子可以相对滑动而不断裂金属键，从而使金属具有良好的延展性，可以被拉成丝或压成薄片。
4、硬度和熔点有较大差异：不同金属的晶体结构和金属键强度不同，导致其硬度和熔点差异较大。
二、金属晶体的结构类型常见的金属晶体结构有以下三种类型：1、体心立方堆积（bcc）体心立方堆积的晶胞中，每个晶胞包含 8 个位于顶角的原子和 1 个位于体心的原子。
例如，碱金属中的锂、钠、钾等在常温下采用这种堆积方式。
这种结构的空间利用率相对较低。
2、面心立方堆积（fcc）面心立方堆积的晶胞中，每个晶胞包含 8 个位于顶角的原子和 6 个位于面心的原子。
铜、银、金等金属通常采用这种堆积方式。
面心立方堆积的空间利用率较高，具有较好的延展性和塑性。
3、密排六方堆积（hcp）密排六方堆积的晶胞是一个六棱柱，每个晶胞包含 12 个位于顶角的原子和2 个位于体内的原子。
镁、锌、钛等金属采用这种堆积方式。
三、金属键的本质金属键是一种特殊的化学键，其本质是金属原子失去电子形成的正离子与自由电子之间的强烈相互作用。
金属原子的价电子数较少，原子核对价电子的束缚较弱，在一定条件下容易失去电子。
这些失去的电子不再属于某个特定的原子，而是在整个晶体中自由运动，形成“电子气”。
金属正离子沉浸在“电子气”中，它们与自由电子之间的静电吸引力使得金属原子紧密结合在一起，形成金属晶体。
金属晶体原子堆积方式使用-1
▪ 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。
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。
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。
组成粒子：
金属阳离子和自由电子
微粒间作用力： 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
23
1
4
65
配位数为6 密置层放置
活动与探究2 三维空间里非密置层金属原子的堆积方式
▪ 先将两组小球以非密置层的排列方式排列在 一个平面上：
▪ 在其上方再堆积一层非密置层排列的小球， 使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方 式？
三维空间里非密置层的 金属原子的堆积方式
（1） 第二层小球的球心
正对着 第一层小球的球心
3 a3
34 a3
100%
2 100% 74%6源自空间利用率计算例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
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。
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。
组成粒子：
金属阳离子和自由电子
微粒间作用力： 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
23
1
4
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配位数为6 密置层放置
活动与探究2 三维空间里非密置层金属原子的堆积方式
▪ 先将两组小球以非密置层的排列方式排列在 一个平面上：
▪ 在其上方再堆积一层非密置层排列的小球， 使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方 式？
三维空间里非密置层的 金属原子的堆积方式
（1） 第二层小球的球心
正对着 第一层小球的球心
3 a3
34 a3
100%
2 100% 74%6源自空间利用率计算例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
《金属晶体的原子堆积模型》名师教案
金属晶体的原子堆积模型一、核心思想学生发展核心素养倡导培养学生的科学精神和学会学习的能力，那么以课堂为载体、将核心素养的培养内化到学生学习过程中是我们每节课的追求目标。
为实现培养学生能力和突破教学重难点的双重目标，本节课通过开展活动探究式教学，让学生“动手做、动眼看、动口议、动笔写、动脑思”，加强学生自主探究活动，培养他们的理性思维能力、批判质疑精神和勇于探究精神，真正体现学生的主体地位。
二、教学内容分析1教材分析本节课是鲁科版选修三第三章第一节第二课时的内容，第三章的主题是物质的聚集状态与物质性质，旨在让学生通过本章的学习，了解四种基础晶体类型，能从晶体结构的视角认识物质的性质，进一步形成有关物质结构的概念。
2价值分析（1）学科价值：在教材中承上启下，帮助学生了解金属晶体的原子堆积模型；（2）应用价值：能够判断金属晶体的晶胞类型；（3）学生发展价值：从微观角度认识世界。
3学情分析（1）知识层面：学生已初步了解分子晶体、原子晶体的定义及结构特点。
（2）能力层面：有学习热情，有一定的探究能力、分析思维能力和自主学习能力，主动探究能力有待提升。
（3）可能遇到的问题：语言表达能力不足、不会表达或化学用语不规范；知识迁移运用能力不足，分析问题、解决问题的能力有待提高。
三、教学目标分析1课程目标（1）了解金属晶体的四种基本堆积模型：简单立方堆积、体心立方堆积、六方最密堆积和面心立方最密堆积。
（2）认识四种基本堆积模型的晶胞、能判断金属原子的配位数及四种堆积方式的空间利用率的计算。
2学生核心素养目标（1）科学精神：理性思维能力、严谨求知的态度，勇于探究的精神。
（2）自主发展：乐学善学、学习方法的习得，信息意识。
3方法目标（1）通过观察和制作堆积模型训练学生的空间想象能力和动手能力。
（2）通过小组合作培养学生的合作互助意识。
四、教学重点和难点1教学重点：金属原子在三维空间的四种堆积方式2教学难点：四种堆积方式晶胞、配位数、原子利用率的区别五、教学方法活动探究式学习六、设计思想本节课的设计思想如下，逐步开展三个思考与交流活动以及4个探究环节、梯度螺旋化上升，符合学生认知规律。
人教版化学选修3第3章第3节金属晶体课件
第三节
金属晶体
-1-
首 页
学 习 目 标
核 心 素
1.知道金属键的含义,
能用金属键理论即“电
子气”理论解释金属的
物理性质,提高知识的
运用能力
2.通过模型理解金属
晶体的基本堆积模型
3.了解金属晶体性质
的一般特点,在此基础
上进一步体会金属晶
体类型与性质的关系
养 脉 络
课前预习案
新知导学
阅读思考
自主检测
都属于电性作用,特征都是无方向性和饱和性。自由电子是由金属
原子提供的,并且在整个金属内部的三维空间内运动,为整个金属
的所有阳离子所共用,从这个角度看,金属键与共价键有类似之处,
但二者又有明显的区分,如金属键无方向性和饱和性等。
答案:B
规律方法点拨金属键与分子间作用力类似,没有方向性与饱和性,
金属键的强弱影响金属的物理性质。
课堂探究案
答疑解惑
重点难点探究
重要考向探究
成功体验1下列有关金属键的叙述错误的是 (
)
A.金属键不同于共价键,没有饱和性和方向性
B.金属键中的电子属于整块金属,具有流动性
C.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引
作用
D.金属的导电性、导热性和延展性都与金属键有关
解析:金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电作
课堂探究案
答疑解惑
重点难点探究
重要考向探究
探究问题
1.影响金属键强弱的因素有哪些?金属键的强弱对物质的物理性
质有何影响?
提示:金属键的强弱与离子半径、离子所带电荷有关。离子半径
越小,离子所带的电荷越多,则金属键越强,金属的熔点越高、硬度
金属晶体
-1-
首 页
学 习 目 标
核 心 素
1.知道金属键的含义,
能用金属键理论即“电
子气”理论解释金属的
物理性质,提高知识的
运用能力
2.通过模型理解金属
晶体的基本堆积模型
3.了解金属晶体性质
的一般特点,在此基础
上进一步体会金属晶
体类型与性质的关系
养 脉 络
课前预习案
新知导学
阅读思考
自主检测
都属于电性作用,特征都是无方向性和饱和性。自由电子是由金属
原子提供的,并且在整个金属内部的三维空间内运动,为整个金属
的所有阳离子所共用,从这个角度看,金属键与共价键有类似之处,
但二者又有明显的区分,如金属键无方向性和饱和性等。
答案:B
规律方法点拨金属键与分子间作用力类似,没有方向性与饱和性,
金属键的强弱影响金属的物理性质。
课堂探究案
答疑解惑
重点难点探究
重要考向探究
成功体验1下列有关金属键的叙述错误的是 (
)
A.金属键不同于共价键,没有饱和性和方向性
B.金属键中的电子属于整块金属,具有流动性
C.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引
作用
D.金属的导电性、导热性和延展性都与金属键有关
解析:金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电作
课堂探究案
答疑解惑
重点难点探究
重要考向探究
探究问题
1.影响金属键强弱的因素有哪些?金属键的强弱对物质的物理性
质有何影响?
提示:金属键的强弱与离子半径、离子所带电荷有关。离子半径
越小,离子所带的电荷越多,则金属键越强,金属的熔点越高、硬度
金属晶体的原子堆积模型ppt课件
A
21 此种立方紧密堆积的前视图
C B A
面心立方
晶胞含金属原子数: 4
2019
金属晶体的堆积方式──铜型 22
2019
-
23
总 结
堆积模 型 采纳这种堆积的典 空间利 用率 型代表 配位数 晶胞
简单 立方 钾型 镁型 铜型
Po Na K Fe Mg Zn Ti Cu Ag Au
52% 68% 74% 74%
知识回顾：两种晶体类型与性质的比较
晶体类型
概念 作用力 构成微粒 物 理 性 质 实例
2019
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 通过金属键形成的 华力相结合而 晶体 成的晶体
共价键 原子 很高 很大 部分为半导体）
金刚石、二氧化硅、 晶体硅、碳化硅
2019
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4、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气 态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子 是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子， 它的化学式是 。
解析：由于本题团簇分子指的 是一个分子的具体结构，并不 是晶体中的最小的一个重复单 位，不能采用均摊法分析，所 以只需数出该结构内两种原子 的数目就可以了。答案为： Ti14
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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2019 6
二、 金属晶体的原子堆积模型
2019
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7
三、金属晶体的原子堆积模型
1、几个概念
紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽可 能的相互接近，使它们占有最小的空间 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，用它来表示紧密堆积的程度
金属晶体中原子堆积方式
（三）三维堆积
非密置层 密置层
三、金属晶体基本构型
1.简单立方堆积：
非最紧密堆积， 空间利用率低
边长 = 2r
（2）体心立方堆积（A2）：
例：金属钾 K 的体 心立方堆积
体对角线 = 4r 边长=4 3 r/3
(3)六方紧密堆积（A3）
1 2
6 5 4
3
各层均为密置层
于是每两层形成一个周期，即：AB、 AB 堆积方式，形成六方紧密堆积。
边长 = 2 2 r 面对角线 = 4r
四、晶体中有关计算
1.晶胞中微粒数的计算 (1)简单立方：在立方体顶点的微 粒为8个晶胞共享， 微粒数为：8×1/8 = 1 空间利用率： 4лr3/3 (2r)3
= 52.36%
（2）体心立方：在立方体顶 点的微粒为8个晶胞共享，处 于体心的金属原子全部属于 该晶胞。 微粒数为：8×1/8 + 1 = 2
（3）六方晶胞：在六方体顶 点的微粒为6个晶胞共有，在 面心的为2个晶胞共有，在体 内的微粒全属于该晶胞。
微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
（4）面心立方：在立方体顶点的微粒为8 个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。 微粒数为： 8×1/8 + 6×1/2 = 4 空间利用率： 4×4лr3/3 (2×1.414r)3
= 74.05%
2.配位数：
每个小球周围距离最近的小球数 简单立方堆积： 体心立方堆积： 六方紧密堆积： 6 8 12 12
面心立方紧密堆积：
(3)六方紧密堆积
A B A B A
A A B B A A
密 置 层
边长 = 2r 高 = 4 6 r/3
金属晶体金属堆积方式
其他金属堆积方式
六方堆积：如 镁、锌等金属 的堆积方式， 原子密排程度 高，强度大，
塑性好。
面心立方堆积： 如铝、铜等金 属的堆积方式， 原子密排程度 较高，强度较 大，导电性好。
体心立方堆积： 如铁、铬等金 属的堆积方式， 原子密排程度 较低，强度较 小，导电性较
差。
简单立方堆积： 如铅、锡等金 属的堆积方式， 原子密排程度 低，强度小，
金属堆积方式的稳定性与其在高温 下的性能表现密切相关，稳定性较 高的堆积方式可以提高金属在高温 下的抗氧化性能和抗蠕变性能。
添加标题
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紧密堆积方式可以提高金属晶体的 硬度和稳定性，而开放堆积方式则 有利于金属的塑性和延展性。
金属堆积方式的形成还受到原子间 相互作用力和晶体结构的影响，这 些因素可以影响金属的化学性质和 反应活性。
金属晶体的金属堆积方式
汇报人：XX
金属晶体的基本概念 金属晶体的金属堆积方式 金属堆积方式的形成与特点 金属堆积方式的实际应用 金属堆积方式的研究进展与展望
金属晶体的基本概念
金属晶体的定义
金属晶体是由金属原子或金属离子通过金属键结合而成的晶体。 金属晶体具有金属光泽和良好的导电、导热性能。 金属晶体的结构取决于金属原子的半径和堆积方式。 金属晶体的性质与金属键的强度和方向有关，受到温度、压力等因素的影响。
密排六方堆积
定义：密排六方 堆积是一种金属 晶体的堆积方式， 其中金属原子在 三维空间中以六 方最密堆积的方 式排列。
特点：具有高度 的空间利用率和 稳定性，是金属 晶体中最常见的 堆积方式之一。
应用：广泛存在 于各种金属晶体 中，如镁、锌、 镉等。
形成过程：金属 原子在结晶过程 中，首先形成二 维平面排列，然 后逐渐堆积形成 三维结构。
金属晶体金属键堆积方式PPT共49页
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头6、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头6、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
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熔点很高的金属：钨（3410℃）
铁的熔点：1535 ℃
资 料
金属之最
熔点最低的金属是-------- 汞 熔点最高的金属是-------- 钨 密度最小的金属是-------- 锂 密度最大的金属是-------- 锇 硬度最小的金属是-------- 铯 硬度最大的金属是-------- 铬 延性最好的金属是-------- 铂 展性最好的金属是-------- 金 最活泼的金属是----------铯
二氧化硅晶体结构示意图
Si O
109º 28´
180º
共价键
①二氧化硅中Si原子均以sp3杂化，分别 与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子 成键； ②晶体中的最小环为十二元环，其中有6 个Si原子和6个O原子，含有12个Si-O键； 每个Si原子被12个十二元环共有，每个O原 子被6个十二元环共有，每个Si-O键被6个 十二元环共有；每个十二元环所拥有的Si 原子数为6×1/12=1/2，拥有的O原子数为 6×1/6=1，拥有的Si-O键数为12×1/6=2， 则Si原子数与O原子数之比为1：2。
请阅读
石墨的晶体结构
并开展辩论 ：石墨是原子晶体吗？ 正方：是原子晶体 ⑴同一层内，碳原子
反方：不是原子晶体
⑴层与层之间通过范德
以共价键结合。
⑵形成网状结构 ⑶熔点很高
华力结合。
【总结】非金属单质是原子晶体还是分子晶体的 判断方法 （1）依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断： 原子晶体的粒子是原子，质点间的作用是共价键； 分子晶体的粒子是分子，质点间的作用是范德华力。 （2）记忆常见的、典型的原子晶体。 （3）依据晶体的熔点判断：原子晶体熔、沸点高， 常在1000℃以上；分子晶体熔、沸点低，常在数百 度以下至很低的温度。 （4）依据导电性判断：分子晶体为非导体，但部 分分子晶体溶于水后能导电；原子晶体多数为非导 体，但晶体硅、晶体锗是半导体。 （5）依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大， 分子晶体硬度小且较脆。
A. Li Na K
C. Li Be Mg
B. Na Mg Al
D. Li Na Mg
B
二.金属晶体的原子堆积模型
（2）金属晶体的原子在二维平面堆积模型 金属晶体中的原子可看成直径相等的 小球。将等径圆球在一平面上排列，有两 种排布方式，按左图方式排列，剩余的空 隙较大，称为非密置层；按右图方式排列， 圆球周围剩余空隙较小，称为密置层 。
二维平面堆积方式
非密置层
行列对齐,四球一空 非最紧密排列 配位数：4
密置层
行列相错,三球一空 最紧密排列 配位数：6
非密置层的三维堆积方式
Ⅰ.
三维空间堆积方式
简单立方堆积
立方晶胞
晶胞内原子数： 配位数：
1 6 52％
空间利用率：
典型金属：
（钋）Po
Ⅱ. 体心立方堆积（钾型）
Na、K、Cr、Mo、W等 属于体心立方堆积。
Ⅱ. 体心立方堆积（钾型）
这是非密置层另一种堆积方 式，将上层金属填入下层金 属原子形成的凹穴中,得到的 是体心立方堆积。
体心立方晶胞
晶胞内原子数：2 配位数：8 空间利用率：68 ％ 典型金属： K 、Na、Fe
三维空间堆积方式
密置层的三维堆积方式 第一层 ：
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 )
2
3
B
A B
于是每两层形成一个 周期，即 AB AB 堆积方 式，形成六方堆积。
A
上图是此种六方 堆积的前视图
配位数 12 ( 同层 6，上下层各 3 )
镁型（AB型六方最密堆积）
B A B A B
B
A
镁型晶胞的抽取
六方晶胞
晶胞内原子数：2
B
配位数：12
A
空间利用率：74％
典型金属：Mg Zn Ti
分子的密堆积
（与CO2分子距离最近的 CO2分子共有12个 ）
干冰的晶体结构图
金刚石的晶体结构示意图
109º 28´
共价键
①金刚石中每个C原子以sp3杂化，分别与4个 相邻的C 原子形成4个σ 键，故键角为 109°28′，每个C原子的配位数为4； ②每个C原子均可与相邻的4个C构成实心的正 四面体，向空间无限延伸得到立体网状的金刚 石晶体，在一个小正四面体中平均含有 1+4×1/4 =2个碳原子； ③在金刚石中最小的环是六元环，1个环中平 均含有6×1/12=1/2个C原子，含C-C键数为 6×1/6=1； ④金刚石的晶胞中含有C原子为8个，内含4个 小正四面体，含有C-C键数为16。
7.能正确描述金属通性的是 ( AC ) A. 易导电、导热 C. 有延展性 B. 具有高的熔点 D. 具有强还原性
8. 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
9. 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
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.离子化合物中只含有离子键，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 4.下列有关金属键的叙述错误的是 ( B ) A.金属键没有方向性 B.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强 烈的静电吸引作用 C.金属键中的电子属于整块金属 D.金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关
最稳定的金属是----------金
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
修高 3二 ）化 第学 三（ 章选
第三节
金属晶体
Ti
金属样品
Ti
1、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。
金属为什么具有这些共同性质呢? 2、金属的结构
㈠、金属键
（1）定义： 金属离子和自由电子之间的相互作用。 （2）成键微粒: 金属阳离子和自由电子 （3）键的存在: 金属单质和合金中 （4）方向性: 无方向性 （5）键的本质: 电子气理论
5.下列有关金属元素特性的叙述正确的是 A. 金属原子只有还原性,金属离子只有氧化性 B. 金属元素在化合物中一定显正化合价
B
C. 金属元素在不同化合物中化合价均不相同
D. 金属元素的单质在常温下均为晶体 6. 金属的下列性质与金属键无关的是( C ) A. 金属不透明并具有金属光泽 B. 金属易导电、传热 C. 金属具有较强的还原性 D. 金属具有延展性
知识拓展－石墨
一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁 黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手 指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶 片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3， 化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或 氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可 用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔 芯等。
知识拓展－石墨 石
墨 晶 体 结 构
石墨
• 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（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，故熔沸点很高。金刚石的熔点是3550℃,石墨
的熔点是3652℃～3697℃(升华)。石墨熔点高于金刚石。 石墨应该是混合型晶体而金刚石是原子晶体。石墨晶体的熔点反而高于金 刚石,似乎不可思议,但石墨晶体片层内共价键的键长是1.42×10－10m,金 刚石晶体内共价键的键长是1.55×10－10m。同为共价键,键长越小,键能越 大，键越牢固,破坏它也就越难,也就需要提供更多的能量,故而熔点应该更 高。
金属的延展性
外力
自由电子
金属离子
⑷、金属晶体结构具有金属光泽和颜 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。
4.金属晶体熔点变化规律
⑴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．
⑵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。 如：K ﹤ ﹤ Mg ﹤Al Na Li﹥ Na ﹥ K ﹥ Rb ﹥ Cs 熔点最低的金属：汞（常温时成液态）
1 6
2 3
A C B
5
4
配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 )
A 此种立方紧密堆积的前视图
铜型（面心立方最密堆积)
C
1 ABC铜型面心立方晶胞的抽取
B
B
A C B A
A C
B
ABC ABC 形式的堆积，
为什么是面心立方堆积？我们
来加以说明。
空间利用率高为74％ 。
堆积方式及性质小结
①简单立方堆积 配位数 = 6 空间利用率 = 52.36% ② 体心立方堆积 ——体心立方晶胞 ③ 六方堆积 ——六方晶胞 ④面心立方堆积 ——面心立方晶胞 配位数 = 8 空间利用率 = 68.02% 配位数 = 12 空间利用率 = 74.05% 配位数 = 12 空间利用率 = 74.05%