33金属键金属晶体

总结
? 金属键的概念 ? 运用金属键的知识解释金属的物理
性质的共性和个性 ? 影响金属键强弱的因素
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
金属晶体
分子间以范德 华力相结合而
已学过的金属知识 金属的分类
重金属：铜、铅、锌等 按密度分
轻金属：铝、镁等
4.5g/cm 3
黑色金属：铁、铬、锰 冶金工业
有色金属：除铁、铬、锰以外的金属
常见金属：铁、铝等 按储量分
稀有金属：锆、钒、钼
金属元素在周期表中的位置及原子结构特征
金属样品 Ti
金属的特点
①常温下，单质都是固体，汞(Hg) 除外；
一、金属键
描述金属键本质的理论是电子气理论。
电子气理论：经典的金属键理论叫做“电 子气理论”。它把金属键形象地描绘成从 金属原子上“脱落”下来的大量自由电子 形成可与气体相比拟的带负电的“电子 气”，金属原子则“浸泡”在“电子气” 的“海洋”之中。遍布整块晶体的“电子 气”被所有原子所共有，从而把所有的金 属原子维系在一起。
三.影响金属键强弱的因素
（1）金属元素的原子半径 （2）单位体积内自由电子的数目
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。
如：同一周期金属原子半径越来越小，单位体积
内自由电子数增加，故熔点越来越高，硬度越来越 大；同一主族金属原子半径越来越大，单位体积内 自由电子数减少，故熔点越来越低，硬度越来越小。
? 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。
? （1）成键微粒：金属原子（阳离子）和自 由电子。
? （2）金属键存在：金属单质、合金。
? （3）金属键特征：没有方向性、饱和性。
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2、金属晶体：通过金属键形成的晶体。 （1）在晶体中，不存在单个分子 （2）金属原子（阳离子）被自由电子 所包围。
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
金属原子和 自由电子
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
练习
1.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
金属晶体
金属原子
自由电子
二. 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
【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。
? 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。
P33有的金属软如蜡 ,有的金属软如钢 ;有 的金属熔点低 ,有的金属熔点高 ,为什么?
根据下表的数据，请你总结影响金属键的因素
部分金属的原子半径、原子化热和熔点
金属
Na
原子外围电子排布 3s1
Mg Al
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、延展性
【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。
金属的延展性
++ + +++ + + ++ +
+++ ++ + + + ++
位错
+++ + ++ + + ++ ++++ +++ + +++ +
自由电子
+ 金属离子
金属原子
相对滑动
4、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。
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
2.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 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
Cr
3s2 3s23p 1 3d54s1
原子半径 /pm
186 160 143.1 124.9
原子化热 /kJ ·mol-1 108.4 146.4 326.4 397.5
熔点 /℃
97.5 650 660 1900
金属的熔点、硬度与金属键的强弱有关，金属键的强弱 又可以用原子化热来衡量。原子化热是指1mol金属固体完 全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。
比较离子晶体、金属晶体导电的区别：
晶体类型 导电时的状态
离子晶体
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
2、导热性 【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。
②大多数金属呈银白色，有金属光 泽，但 金(Au)黄——色，铜(Cu)—红—色， 铋(Bi)微—红— 色，铅(Pb)蓝——白 色。
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？
大多数金属单质都有较高的熔点，说明了什么？ 金属能导电又说明了什么？
说明金属晶体中存在着强烈的相互作用 ;金属具有 导电性 ,说明金属晶体中存在着能够自由流动的电 子。
分析：
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。