《物质结构与性质》讲义【课题6】金属键

课题6 金属键

学习目标：1．了解金属晶体模型和金属键的本质；

2．能用金属键理论解释金属的有关物理性质；

3．知道影响金属键强弱的主要因素；

4．认识金属物质性质的共性；

学习过程：

【引入】同学们我们的世界是五彩缤纷的，是什么组成了我们的世界呢？（生：物质）

【讲述】对！我们的自然世界是有物质组成的，不论冬天美丽的雪花，公路上漂亮的汽车，包括你自己的身体都是有一种或几种元素构成的。那么我们现在就来认识一下占元素周期表中大多数的金属。【板书】一、金属键与金属特性

【师】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，靠范德华力结合在一起，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？

【你知道吗？】1、非金属原子之间通过共价键结合成单质或化合物，活泼金属与活泼非金属通过离子键结合形成了离子化合物。那么，金属单质中金属原子之间是采取怎样的方式结合的呢？

2、你能归纳出金属的物理性质吗?你知道金属为什么具有这些物理性质吗?

【展示】几种金属的应用的图片，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。叙述应用部分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。

【板书】1、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。

【师】大多数金属单质都有较高的熔点，说明了什么？金属能导电又说明了什么？

说明金属晶体中存在着强烈的相互作用；金属具有导电性，说明金属晶体中存在着能够自由流动的电子。

分布于整个晶体中，被所有原子共用。金属阳离子整体共同整体吸引自由电子而结合在一起，形成金属晶体。“电子气”理论认为价电子从金属原子上“脱落”下来，形成的大量自由电子，金属原子则“浸泡”在“自由电子（电子气）”的“海洋”之中。

【板书】2、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）成键微粒：金属阳离子和自由电子

（3）存在：金属单质和合金中

【师】金属键的特征是成键电子可以在金属中自由流动，使得金属呈现出特有的属性在金属单质的晶体中，原子之间以金属键相互结合。金属键是一种遍布整个晶体的离域化学键。这种键既没有方向性也没有饱和性。

【板书】（4）成键特征：无方向性、饱和性

【师】如何应用金属键理论来解释金属的特性？

1．金属导电性的解释

在金属晶体中，充满着自由电子，而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移动，因而形成电流，所以金属容易导电。

电解质溶液与金属导电的比较

金属受热后，金属晶体中离子的振动加剧，阻碍着自由电子的运动。所以温度升高导电性下降。

2．金属导热性的解释

金属容易导热，是由于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。

3．金属延展性的解释

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，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。

4．金属晶体结构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

【设问】我们知道，不同的金属在某些性质方面，如密度、硬度、熔点等又表现出很大差别。有的金属软如蜡，有的硬如钢；有的金属熔点低，有的熔点高，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、硬度大小与金属键的强弱有关。

【设问】如何衡量金属键的强弱？

【师】金属键的强弱又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。【师】根据下表的数据，请你总结影响金属键的因素。

部分金属的原子半径、原子化热和熔点

【板书】3、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：金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电子数目越大，金属键越强，金属晶体的硬度越大，熔、沸点越高。

如：同一周期金属原子半径越来越小，单位体积内自由电子数增加，故熔点越来越高，硬度越来越大；同一主族金属原子半径越来越大，单位体积内自由电子数减少，故熔点越来越低，硬度越来越小。

【说明】不同的金属在某些性质方面，如密度、硬度、熔点等又表现出很大差别。这与金属原子本身、晶体中原子的排列方式等因素有关。

【师】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。

【板书】（1）共性：

①状态：常温下都是固体（除Hg外）。

②金属光泽：金属在块状时有金属光泽，但Mg、Al、Cu、Au在粉末状态有光泽。

③良好的导电、导热、延展性。

④金属在化学反应中只作还原剂，在化合物中金属元素只显正价。

（2）特性：

①颜色：绝大多数金属呈银白色，但金（Au）金黄色，铜（Cu）紫红色，铋（Bi）微红色，铅（Pb）蓝白色。

②密度：与原子半径、原子相对质量、晶体紧密堆积方式有关。最重的为锇（Os）、铂（Pt），最轻的为锂（Li）。

③熔点、硬度：与金属键的强弱、晶体紧密堆积方式有关。熔点最高的为钨（W）、最低的为汞（Hg）；最硬的金属为铬