《金属晶体与离子晶体》第一课时教案

第2节金属晶体与离子晶体

第1课时金属晶体

【教学目标】

1.知道金属原子的三种常见堆积方式：A1、A2、A3型密堆积

2.能从构成金属晶体的微粒间的作用力和微粒的密堆积出发解释金属晶体的延

展性

【教学重点】金属晶体内原子的空间排列方式，

【教学难点】金属晶体内原子的空间排列方式。

【教学方法】借助模型课件教学

【教师具备】制作课件

【教学过程】

【复习提问】

1.如何用金属键解释金属的导热性、导电性？

2.哪些因素会影响金属键的强弱呢？

3. 何谓金属键？成键微粒是什么？有何特征？

4. A1型密堆积？何谓A3型密堆积？

【联想质疑】通过上一节的学习，你已知道金属铜的晶体属于A1型密堆积，金属镁属于A3型密堆积，那么，金属铁、钠、铝、金、银等属于哪种类型的密堆积？除了A1型和A3型外，金属原子的密堆积还有哪些型式？

【板书】一、金属晶体

【讨论】什么是金属晶体？它有何特征？

【回答】

【板书】

1.定义：金属晶体是指金属原子通过金属键形成的晶体。

2.金属键的特征：由于自由电子为整个金属所共有，所以金属键没有方向性和饱和性。

【陈述】金属原子的外层电子数比较少，容易失去电子变成金属离子和电子，金属离子间存在反性电荷的维系――带负电荷的自由移动的电子（运动的电子使体系更稳定），这些电子不是专属于某几个特定的金属离子这就是金属晶体的

形成的原因。

【练习】金属晶体的形成是因为晶体中存在( )

①金属原子②金属离子③自由电子④阴离子

A.只有①

B.只有③

C.②③

D.②④

解析：金属晶体内存在的作用力是金属键，应该从金属键的角度考虑，分析金属键的组成和特征：由自由电子和离子组成，自由电子具有良好导电性，即金属晶体是金属离子和自由电子通过金属键形成的。

【过渡】金属原子的密堆积还有哪些型式

【板书】

3.金属晶体的结构型式：

【思考】如果把金属晶体中的原子看成直径相等的球体,把他们放置在平面上,有几种方式?

【学生活动】利用20个大小相同的玻璃小球进行探讨？

【思考】上述两种方式中,与一个原子紧邻的原子数(配位数)分别是多少?哪一种放置方式对空间的利用率较高?

【思考交流】对于非密置层在三维空间有几种堆积方式?

【讲述】一种：上下对齐的简单立方。另一种：将上层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中,每层均照此堆积.钾、钠、铁等金属采用这种堆积方式，简称为A2型。

Ca、Al、Cu、Ag、Au等金属晶体属于A1型最密堆积，Mg、Zn等金属晶体属于A3型最密堆积，A2型密堆积又称为体心立方密堆积，Li、Na、K、Fe 等金属晶体属于A2型密堆积。A1型配位数为12，A2型配位数为8，A3型配位数为12。

【联想·质疑】金属晶体有哪些共同的性质？为什么？

【回答】导电导热性强;不透明、有金属光泽;延展性好;

【讨论】金属晶体中的金属键和原子的堆积方式与金属晶体的物理性质的关系如何？

【板书】4. 金属晶体中的金属键和原子的堆积方式与金属晶体的物理性质的关系

【总结讲述】

（1）金属晶体具有良好的导电性：金属中有自由移动的电子，金属晶体中的自由电子在没有外加电场存在时是自由运动的，当有外加电场存在的情况下，电子发生了定向移动形成了电流，呈现良好的导电性。

（2）金属晶体具有良好的导热性：自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，从而引起两者能量的交换。当金属某一部分受热时，在那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，于是通过碰撞，自由电子把能量传给金属离子。金属容易导热就是由于自由电子运动时，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）金属晶体具有良好的延展性：金属有延性，可以抽成细丝，例如最细的白金丝直径不过1/5000 mm。金属又有展性，可以压成薄片，例如最薄的金箔只有1/10000 mm厚。金属晶体的延展性可以从金属晶体的结构特点加以解释。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，由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性，滑动以后，各层之间仍保持着这种相互作用，在外力作用下，金属虽然发生了变形，但不会导致断裂。

（4）金属的熔点、硬度等取决于金属晶体内部作用力的强弱。一般来说金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属晶体内部作用力越强。因而晶体熔点越高、硬度越大。

金属晶体的熔点变化差别较大。如：Hg在常温下为液态，熔点低（－38.9℃）,而铁等金属熔点高（1355℃），这是由于金属晶体紧密堆积方式，金属阳离子与自由电子的作用力不同造成的。同类型金属金属晶体，金属晶体的熔点由金属阳离子半径，离子所带的电荷决定，阳离子半径越小，所带电荷越多，相互作用力就越大，熔点就越高。如：熔点：Li>Na>K>Rb>Cs，Na

【练习】金属晶体堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间的原因是（）

A.金属原子的价电子数少

B.金属晶体中有自由电子

C.金属原子的原子半径大

D.金属键没有饱和性和方向性

解析：这是因为分别借助于没有方向性的金属键形成的金属晶体的结构中，都趋向于使原子吸引尽可能多的原子分布于周围，并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。答案：D

【思考】合金为何比纯金属的性质优越？

【学生】阅读—追根寻源并思考1.合金的概念？2.合金的特点？3.合金的类型及其性质特点？

【板书】5. 合金及合金的优点

【总结】合金及合金的优点

⑴合金：

①定义：把两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成具有金属特性的物质叫做合金。

②特点：

a.合金的熔点比其成分中各金属的熔点都要低，而不是介于两种成分金属的熔点之间。

b.具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工性能。例如：金属铝很软，但如果将铝与铜、镁按一定的比例混合，经高温熔融后冷却可以得到硬铝，硬度大大提高。

⑵合金的不同类型及各自的性质特点

①当两种金属的电负性、化学性质和原子半径相差不大时，形成的合金称为金属固熔体，如铜镍、银金合金。这类合金的强度和硬度一般都比组成它的各成分金属的强度和硬度大。

②当两种金属元素的电负性或原子大小相差较大时，形成的合金称为金属化合物，如Ag3Al合金。这类合金通常具有较高的熔点，较大的强度，较高的硬度和耐磨性，但塑性和韧性较低。

③原子半径较小时氢、硼、氮等非金属元素渗入过渡金属结构的间隙中，称为金属间隙化合物或金属间隙固熔体。这类合金具有很高熔点和很大的硬度，遮住要是填隙原子和金属原子之间存在共价键的原因。

【概括整合】

【板书设计】

一、金属晶体

1.定义：金属晶体是指金属原子通过金属键形成的晶体。

2.金属键的特征；金属键没有方向性和饱和性。