第三节 金属晶体

第三章

第三节金属晶体

第1课时

教学目标：

1、理解金属键的概念和电子气理论

2、初步学会用电子气理论解释金属的物理性质

教学难点：金属键和电子气理论

教学重点：金属具有共同物理性质的解释。

教学过程：

【引入】大家都知道晶体有固定的几何外形、有确定的熔点，水、干冰等都属于分子晶体，靠范分子间作用力结合在一起；金刚石、金刚砂等都是原子晶体，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？

【板书】一、金属键

1、金属晶体中金属阳离子和自由电子之间的相互做用叫做金属键。

【讲解】金属原子的电离能低，容易失去电子而形成阳离子和自由电子，阳离子整体共同吸引遍布整个晶体的自由电子而结合在一起。这种金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。自由电子可以在整个晶体中流动，被所以原子所共用，所以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，这种键既没有方向性也没有饱和性。

【强调】金属晶体是以金属键为基本作用力的晶体。

【板书】2、电子气理论及其对金属通性的解释

（1）．电子气理论

【讲解】描述金属键本质的最简单的是理论叫做“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。（2）．金属通性的解释

【展示金属实物】展示的金属实物有金属导线(铜或铝)、铁丝、镀铜金属片等，

并将铁丝随意弯曲，引导观察铜的金属光泽。叙述金属的应用包括电工架设金属高压电线，家用铁锅炒菜，锻压机把钢锭压成钢板等。

【教师引导】从上述金属的应用来看，金属有哪些共同的物理性质呢?

【学生分组讨论】请一位同学归纳，其他同学补充。

【板书】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。

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”，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电子气就会发生定向移动，因而形成电流，所以金属容易导电。

【设问】导热是能量传递的一种形式，它必然是物质运动的结果，那么金属晶体导热过程中电子气中的自由电子担当什么角色?

⑵金属导热性的解释

金属容易导热，是由于电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而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。

⑶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。因此，金属都有良好的延展性。

【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

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

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

课后阅读材料

1．超导体——一类亟待开发的材料

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 4 K(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。

2．合金

两种和两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，叫做合金，合金属于混合物，对应的固体为金属晶体。合金的特点①仍保留金属的化学性质，但物理性质改变很大；②熔点比各成份金属的都低；③强度、硬度比成分金属大；④有的抗腐蚀能力强；⑤导电性比成分金属差。

3．金属的物理性质由于金属晶体中存在大量的自由电子和金属离子(或原子)排列很紧密，使金属具有很多共同的性质。

(1)状态：通常情况下，除Hg外都是固体。

(2)金属光泽：多数金属具有光泽。但除Mg、Al、 Cu、Au在粉末状态有光泽外，其他金属在块状时才表现出来。

(3)易导电、导热：由于金属晶体中自由电子的运动，使金属易导电、导热。

(4)延展性

(5)熔点及硬度：由金属晶体中金属离子跟自由电子间的作用强弱决定。金属除有共同的物理性质外，还具有各自的特性。

①颜色：绝大多数金属都是银白色，有少数金属具有颜色。如Au金黄色Cu紫红色Cs银白略带金色。

②密度：与原子半径、原子相对质量、晶体质点排列的紧密程度有关。最重的为锇(Os)铂(Pt)最轻的为锂(Li)

③熔点：最高的为钨(W)，最低的为汞(Hg)，Cs，为28．4℃Ca为30℃

④硬度：最硬的金属为铬(Cr)，最软的金属为钾 (K)，钠(Na)，铯(Cs)等，可用小刀切割。

⑤导电性：导电性能强的为银(Ag)，金(Au)，铜 (Cu)等。导电性能差的为汞(Hg)

⑥延展性：延展性最好的为金(Au)，Al

第2课时

教学目标

1．了解金属晶体内原子的四种基本堆积模式。

2．训练学生的动手能力和空间想象能力。

3．培养学生的合作意识

教学重点、难点

金属晶体内原子的堆积模式

教学方法建议

活动探究

教学过程设计

【引入】分子晶体中，分子间的范德华力使分子有序排列；原子晶体中，原子之间的共价键使原子有序排列；金属晶体中，金属键使金属原子有序排列。今天，我们一起讨论有关金属原子的空间排列问题。

【板书】二、金属晶体的原子堆积模型

【分组活动1】

利用20个大小相同的玻璃小球，有序地排列在水平桌面上（二维平面上），要求小球之间紧密接触。可能有几种排列方式。讨论每一种方式的配位数。（配位数：同一层内与一个原子紧密接触的原子数）

【学生活动1】

学生分四组活动，各由一人汇报结果。利用多媒体展示，学生排列结果主要有以下两种方式。（配位数：同一层内与一个原子紧密接触的原子数）