金属键 金属晶体

上图是此种六方
积方式，形成六方紧密
紧密堆积的前视图
堆积。配位数 12 ( 同层 6，上下层各 3 )
Ⅳ. 面心立方密堆积
A
第四层再排 A，于是
形成 ABC ABC 三层一
C
个周期。 这种堆积方式
可划分出面心立方晶胞。
B
A
12
6
3
C
54
B
A
配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 ) 此种立方紧密堆积的前视图
Mg 3s2 160 146.4 650
Al 3s23p1 143.1 326.4
660
Cr 3d54s1 124.9 397.5 1900
4. 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：
金属键强弱判断:金属阳离子所带电荷多、 半径小，原子化热大，金属键强，熔、沸 点高，硬度大。
微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献： 顶 ----1/8 棱----1/4 面----1/2 心----1
练习
1. 右图是钠晶体的晶胞结构，
则晶胞中的原子数是 2 .
钠晶体的晶胞
如某晶体是右图六棱柱状晶胞，
则晶胞中的原子数是 6 .
练习
2. 最近发现一种由某金属原子M和非金属原 子N构成的气态团簇分子，如图所示．顶角 和面心的原子是M原子，棱的中心和体心的
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。
部分金属的熔点
金属 熔点/℃
Na Mg 97.5 650
Al Cr 660 1900
为什么金属晶体熔点差距如此巨大？
结论：
金属晶体内部微粒之间的作用存在差异， 即金属的熔点高低与金属键的强弱有关。
P33【交流与讨论】影响金属键的强弱的因素是什么呢？
5. 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
雪花晶体
食盐源自文库晶体
食糖晶 体
单质硫 明矾晶体
P34化学史话
1、晶体与非晶体
晶体:通过结晶过程形成的具有规则几何外形 的固体 叫晶体。 非晶体:没有规则几何外形的固体
2. 密堆积：由无方向性的金属键、离子键和
分子间作用力等结合的晶体中，原子、离子或 分子等微观粒子总是呈密堆积，且趋向于相互 配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的 那些结构。
密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的 势能尽可能降低，而结构稳定。
在金属晶体中，金属原子如同半径相等的小
球一样，彼此相切、紧密堆积成晶体。金属晶
(1)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
(2)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 (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。
ABC ABC 形式的堆 积，为什么是面心立方堆 积？我们来加以说明。
C B A
面心立方最密堆积分解图
堆积方式及性质小结
①简单立方堆积 （Po)
② 体心立方堆积 ——体心立方晶胞
(Na、K、Fe)
③ 六方密堆积 ——六方晶胞 (Mg、Al、Ti) ④面心立方密堆积 ——面心立方晶胞 (Cu、Ag、Au）
体中金属原子的紧密堆积是有一定规律的。
➢ 二维平面堆积方式 P38
I型
II 型
非密置层
行列对齐四球一 空 非最紧密排列
密置层
行列相错三球一 空最紧密排列
金属晶体
二.金属晶体的堆积方式和对应的晶胞 常见的堆积方式有： 1、简单立方堆积 2、体心立方堆积 3、六方密堆积 4、面心立方密堆积
Ⅰ. 简单立方堆积
课堂小结: 决定
结构
金属内部的特 金属键
殊结构
性质 金属的物理共性
原子化热
金属阳离 自由电子
导电性 导热性 延展性
子
原子半径 自由电子
熔沸点高低
数
硬度大小
4. 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
形成简单立方晶胞，空间利用率较低52％ ， 金属钋（Po）采取这种堆积方式。
Ⅱ. 体心立方堆积
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，如金属K等。
Ⅲ.六方密堆积
第一种： 将第三层球对准第一层的球
A
12
6
3
B
54
A
B
于是每两层形成一
A
个周期，即 AB AB 堆
导电粒子 阴离子和阳离子 自由电子
升温时 导电能力 导电本质
增强 电解过程
减弱 自由电子的定向 移动
【讨论2】金属为什么易导热？
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。
【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？
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。
试一试
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、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
3、金属晶体的结构与金属性质的内在联系
【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。
比较电解质和金属的导电情况
导电物质
电解质
金属晶体
状 态 溶液或熔融液 固态或液态
配位数 = 6 空间利用率 = 52.36% 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%
三. 晶胞中金属原子数目的计算(平均值)
顶点占1/8 棱占1/4 面心占1/2 体心占1
平行六 面体
晶胞中微粒数的计算
++ + +++ + + ++ +
+++ ++ + + + ++
位错
+++ + ++ + + ++ ++++ +++ + +++ +
自由电子
+ 金属离子
金属原子
【讨论4】金属晶体为什么具有金属光泽 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。
2、晶体的特性
1、有规则的几何外形 2、有固定的熔沸点 3、各向异性(强度、导热性、光学性质等）
3、 晶体的分类
(依据：构成晶体的粒子种类及粒子之间的
作用)
金属型晶体
晶体
离子型晶体 原子型晶体
分子型晶体 混合型晶体
一、晶胞
1、什么是晶胞？
晶体中能够反映晶体结构特征的基 本重复单位
说明：
晶体的结构是晶胞在空间连续重复 延伸而形成的。晶胞与晶体的关系如同 砖块与墙的关系。
试一试
3、试比较下列金属熔点的高低和硬 度大小。 （1）Na Mg Al （2）Li Na K Rb Cs （3）K Ca 同周期元素的原子半径从左到右逐渐减 小，原子化热逐渐增大，金属键逐渐增强， 熔沸点逐渐升高，硬度逐渐增大。
同主族元素的原子半径从上到下逐渐 增加，原子化热逐渐降低，金属键逐渐减 弱，熔沸点逐渐降低 ，硬度逐渐减小。
专题3 微粒间作用力与物质性质
Ti
已学过的金属知识
1.金属的分类
重金属：铜、铅、锌等 按密度分
轻金属：铝、镁等 黑色金属：铁、铬、锰 冶金工业 有色金属：除铁、铬、锰以外的金属
按储量分
常见金属：铁、铝等 稀有金属：锆、钒、钼
2.金属元素在周期表中的位置及原子结构特征
金属的结构
金属单质中金属原子之间怎样结合的？
(2) 合金的特性
① 合金的熔点比其成分中金属 低 ②具有比各成分金属更好的硬度、强 度和机械加工性能。
练习
3.合金有许多特点,如钠-钾合金 ( 含钾
50% ~80%)为液体，而钠钾的单质均为
固体，据此推测生铁、纯铁、碳三种物
质中，熔点最低的是 （ A ）
A. 生铁
B. 纯铁
C. 碳
D. 无法确定
原子是N原子，它的化学式为（C ）
A．M4N4
B．MN
C．M14 N13
D．条件不够，无法写出化学式
三. 合金
(1)定义：把两种或两种以上的金属(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。 例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜67%、锌 33%）；青铜是铜和锡的合金（含铜78%、锡 22%）；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。故 合金可以认为是具有金属特性的多种元素的混 合物。
一、金属键与金属的物理性质
1.金属键
（1）定义： 金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。
（2）形成 成键微粒: 金属阳离子和自由电子 存 在: 金属单质和合金中
（3）特点: 无方向性和饱和性
2. 金属的物理性质
（1）导电性 （2）导热性 （3）延展性 （4）具有金属光泽 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
金属键的衡量标准
金属的熔点、硬度与金属键的强弱有 关，金属键的强弱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。
部分金属的原子半径、原子化热和熔点
金属 原子外围电子排布
原子半径/pm 原子化热/kJ·mol-1
熔点/℃
Na 3s1 186 108.4 97.5