金属晶体教学案

金属晶体（教学案）

学习目标：

⒈理解金属键的含义，能用金属键的电子气理论解释金属的一些物理性质。

⒉知道金属晶体的基本堆积方式，了解常见金属晶体的晶胞结构。

学习内容：

一、金属键

1．金属的结构特点：

⑴金属原子的最外层电子比较，第一电离能，容易电子成为金属

离子。

⑵和之间存在较强的作用，从而使金属离子紧密地堆

积在一起。

2．“电子气理论”：

经典的金属键理论叫做“电子气理论”。从金属原子上“脱落”下

来的大量自由电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所

共有。这种与之间的较强作用就

叫做金属键。这种键既没有也没有。

⒊金属的物理通性：

一般具有良好的和，有光泽,具有良好的。

用金属键的“电子气理论”解释金属的一些物理性质：

⑴金属为什么易导电？

⑵金属为什么易导热？

⑶金属为什么有良好的延展性？

⒋金属键的强弱比较方法：

金属键强弱→金属阳离子半径、所带电荷数→金属阳离子电荷数、离子半径，金属键越强。一般情况下(同类型的金属晶体)，金属晶体的熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少而定。阳离子半径，所带的电荷 , 自由电子，相互作用就，熔点就会越高。

思考：碱金属单质的熔点顺序为Li＞Na＞K＞Rb＞Cs，试用金属晶体结构的知识加以解释。

【注意】由于各种金属原子的性质不同、自由电子的多少不同、金属离子的排列等也不相同，因此各种金属在熔点、硬度、密度上有比较明显的差别。金属晶体熔点变化

差别较大。如汞在常温下是液体，熔点很低（-38.9℃）。而铁等金属熔点很高

(1535℃)。这是由于金属晶体堆积方式、金属阳离子与自由电子的静电作用不同

而造成的差别。

二、金属晶体的原子堆积模型

⒈金属晶体的原子平面堆积模型（把组成金属单质晶体的原子看作是等径圆球）

将等径圆球在一平面上排列，有两种排布方式，按（b）图方式排列，圆球周围剩余空隙最小，称为密置层；按（a）图方式排列，剩余的空隙较大，称为非密置层。

（a）非密置层（b）密置层配位数：

*晶体结构的密堆积原理：

由于金属键、离子键、范德华力等没有方向性和饱和性，所以在金属晶体，离子晶体，和一些分子型晶体中，组成晶体的微粒总是趋向于形成配位数高，空间利用率大的密堆积结构，由于密堆积方式充分利用空间，从而使体系的势能尽可能降低，结构稳定。为了研究方便，将晶体中的原子，离子等视为具有一定体积的圆球。

⒉金属晶体的原子空间堆积模型

将非密置层一层一层地在三维空间里堆积，有以下两种方式

⑴简单立方堆积（这种堆积方式的空间利用率太低，，只有钋采用这种堆积方式）

⑵钾型

⑶密置层按上述堆积方式堆积，会得到两种基本堆积方式—镁型和铜型。

[镁型] [铜型]

镁型

铜型

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中粒子数简单立方Po 52℅

钾型Na K Fe 68℅

镁型Mg Zn Ti 74℅

铜型Cu Ag Au 74℅

【课堂反馈】

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.金属原子或离子与自由电子间的相互作用

D.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

3．下列叙述正确的是（）

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.离子晶体中只含有离子键，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．金属的下列性质中，不能用金属的电子气理论加以解释的是 ( ) A．易导电B．易导热C．有延展性D．易锈蚀

5．在核电荷数1～18的元素中，其单质属于金属晶体的有，属于分子晶体的有，属于原子晶体的有。

金属导电的原因是_____ ______，电解质溶液导电的原因是______ _______；金属导电能力随温度升高而_________，溶液导电能力随温度升高而____________。

6．已知某金属为面心立方晶体，其结构如下图甲所示，面心立方晶体的晶胞如下图乙所示。则该晶胞平均是由_____个金属原子组成的。若该金属原子的半径为r m，试求该金属晶体中的晶胞长度，即下图丙中AB的长度为____ ___m。该晶胞的体积是m3。你能求该金属的密度吗?

考点5 金属晶体

1.金属晶体的结构

组成粒子：金属阳离子和自由电子作用力：金属键（电子气理论）

电子气理论：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共有。

2.金属物理通性

易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。

3.用“电子气理论”解释金属的物理性质

⑴导电性在金属晶体中，自由电子在外加电场的作用下作定向移动，因而形成电流，

所以金属容易导电。

离子晶体、金属晶体导电的区别：

⑵导热性当金属某部分受热时，该区域的电子运动加剧，通过碰撞，电子把能量传

递给金属原子或离子。这样能量从温度高的区域传递到温度低的区域，从

而使整块金属达到相同的温度。

⑶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，金属键并没有被破坏,所以虽然发生了形变但不会断

裂。因此，金属都有良好的延展性。

4.金属键强弱判断:阳离子所带电荷越多、半径越小，金属键越强

考点6 金属晶体的堆积模型

1.金属晶体的原子平面堆积模型（a）非密置层（b）密置层

2.金属晶体的堆积模型

模型1 简单立方堆积（Po型）

相邻非密置层原子的原子核在同一条直线上

配位数6 每个晶胞含原子数1 空间利用率最低

模型2 体心立方堆积（钾型）

上层非密置层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中

配位数8 每个晶胞含原子数2 空间利用率较低

模型3 六方紧密堆积（镁型）

上层密置层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中，ABABAB堆积方式。

配位数12 每个晶胞含原子数2 空间利用率高

模型4 面心立方堆积（铜型）

上层密置层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中，ABCABCABC堆积方式。

配位数12 每个晶胞含原子数4 空间利用率高