化学选修3第三章第三节 金属晶体 PPT
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自由移动的离子
化学变化
增强
晶体状态 自由电子
物理变化
减弱
⑵金属导热性的解释
“电子气”（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“电子气” （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。“电子气”（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。
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错位
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自由电子
+ 金属离子
金属原子
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
(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。 • 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。
Au、Fe、Cu、钢铁 等
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
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（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。
12
6
3
54
12
6
3
54
，
AB
关键是第三层，对第一、二层来说，第三 层可以有两种最紧密的堆积方式。
第一种是将球对准第一层的 下图是此种六方
球。
紧密堆积的前视图
A
12
6
3
B
54
A
wk.baidu.com
B
【总结】金属晶体的结构与性质的关系
5、熔点和沸点
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。
【思考4】已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减，试用 金属键理论加以解释。
同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数相同），从上到下， 原子（离子）半径依次增大，则单质中所形成金属键依次减弱，故 碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减。
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 形变金属键不易断裂。因此，金属都有良好的延展性。
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
思考：电解质在熔化状态或溶于水能导电，这与金属导电的本质是 否相同？
水溶液或 熔融状态下
a:配位数4
（a）非密置层
b :配位数6
（b）密置层
3、金属晶体的原子在三维空间堆积模型 ①简单立方堆积（Po）
简单立方堆积
②体心立方堆积—钾型（碱金属）
体 心 立 方 堆 积
配位数：8
3 、六方最密堆积
镁型
铜型
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 )
【思考5】试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小。
同周期元素，从左到右，价电子数依次增大，原子（离子）半径依 次减弱，则单质中所形成金属键依次增强，故钠、镁、铝三种金属 熔沸点和硬度的大小顺序是：钠＜镁＜铝。
练习
C 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
B 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
B 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. 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？
化学选修3第三章第三节 金属晶体
思考1:金属有哪些共同的物理性质呢?
一、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
思考2:金属为什么具有这些共同性质呢? 二、金属的结构
1、电子气理论：由于金属原子的最外层电子数较少,容易失去电 子成为金属离子,金属原子释放出的价电子不专门属于某个特定 的金属离子,而为许多金属离子所共有,并在整个金属中自由运动, 这些电子又称为自由电子。金属脱落下来的价电子几乎均匀分布 在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属 原子维系在一起。
知识小结：三种晶体类型与性质的比较
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
共价键 原子 很高 很大
无（硅为半导体）
金刚石、二氧化硅、 晶体硅、碳化硅
分子间以范德华力相 结合而成的晶体
通过金属键形 成的晶体
范德华力 分子 很低 很小
金属键
金属阳离子和自由电子
差别较大 差别较大
无
导体
Ar、S等
2、金属键：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用叫 做金属键（电子气理论）
特征：没有方向性，也没有饱和性，成键电子可以在金属中 自由流动，
3、金属晶体：通过金属键结合形成的单质晶体。金属单质 和合金都属于金属晶体
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
化学变化
增强
晶体状态 自由电子
物理变化
减弱
⑵金属导热性的解释
“电子气”（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“电子气” （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。“电子气”（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。
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+ 金属离子
金属原子
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
(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。 • 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。
Au、Fe、Cu、钢铁 等
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
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（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。
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关键是第三层，对第一、二层来说，第三 层可以有两种最紧密的堆积方式。
第一种是将球对准第一层的 下图是此种六方
球。
紧密堆积的前视图
A
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【总结】金属晶体的结构与性质的关系
5、熔点和沸点
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。
【思考4】已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减，试用 金属键理论加以解释。
同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数相同），从上到下， 原子（离子）半径依次增大，则单质中所形成金属键依次减弱，故 碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减。
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 形变金属键不易断裂。因此，金属都有良好的延展性。
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
思考：电解质在熔化状态或溶于水能导电，这与金属导电的本质是 否相同？
水溶液或 熔融状态下
a:配位数4
（a）非密置层
b :配位数6
（b）密置层
3、金属晶体的原子在三维空间堆积模型 ①简单立方堆积（Po）
简单立方堆积
②体心立方堆积—钾型（碱金属）
体 心 立 方 堆 积
配位数：8
3 、六方最密堆积
镁型
铜型
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 )
【思考5】试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小。
同周期元素，从左到右，价电子数依次增大，原子（离子）半径依 次减弱，则单质中所形成金属键依次增强，故钠、镁、铝三种金属 熔沸点和硬度的大小顺序是：钠＜镁＜铝。
练习
C 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
B 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
B 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. 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？
化学选修3第三章第三节 金属晶体
思考1:金属有哪些共同的物理性质呢?
一、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
思考2:金属为什么具有这些共同性质呢? 二、金属的结构
1、电子气理论：由于金属原子的最外层电子数较少,容易失去电 子成为金属离子,金属原子释放出的价电子不专门属于某个特定 的金属离子,而为许多金属离子所共有,并在整个金属中自由运动, 这些电子又称为自由电子。金属脱落下来的价电子几乎均匀分布 在整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，从而把所有金属 原子维系在一起。
知识小结：三种晶体类型与性质的比较
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
共价键 原子 很高 很大
无（硅为半导体）
金刚石、二氧化硅、 晶体硅、碳化硅
分子间以范德华力相 结合而成的晶体
通过金属键形 成的晶体
范德华力 分子 很低 很小
金属键
金属阳离子和自由电子
差别较大 差别较大
无
导体
Ar、S等
2、金属键：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用叫 做金属键（电子气理论）
特征：没有方向性，也没有饱和性，成键电子可以在金属中 自由流动，
3、金属晶体：通过金属键结合形成的单质晶体。金属单质 和合金都属于金属晶体
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