金屬晶體教學(xué)案

金屬晶體（教學(xué)案）

學(xué)習(xí)目標：

1.理解金屬鍵的含義，能用金屬鍵的電子氣理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)。

2.知道金屬晶體的基本堆積方式，了解常見金屬晶體的晶胞結(jié)構(gòu)。

學(xué)習(xí)內(nèi)容：

一、金屬鍵

1.金屬的結(jié)構(gòu)特點：

⑴金屬原子的最外層電子比較,第一電離能,容易電子成為金屬

離子。

⑵和之間存在較強的作用，從而使金屬離子緊密地堆

積在一起。

2.“電子氣理論”：

經(jīng)典的金屬鍵理論叫做“電子氣理論”。從金屬原子上“脫落”下

來的大量自由電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所

共有。這種與之間的較強作用就

叫做金屬鍵。這種鍵既沒有也沒有o

3.金屬的物理通性：

一般具有良好的和,有光澤,具有良好的

用金屬鍵的“電子氣理論”解釋金屬的一些物理性質(zhì)：

⑴金屬為什么易導(dǎo)電?

⑵金屬為什么易導(dǎo)熱?

⑶金屬為什么有良好的延展性?

4.金屬鍵的強弱比較方法：

金屬鍵強弱一金屬陽離子半徑、所帶電荷數(shù)一金屬陽離子電荷數(shù)、離子半

徑，金屬鍵越強。一般情況下（同類型的金屬晶體），金屬晶體的熔點由金屬

陽離子半徑、所帶的電荷數(shù)、自由電子的多少而定。陽離子半徑,所帶的電

荷,自由電子，相互作用就,熔點就會越高。

思考：堿金屬單質(zhì)的熔點順序為Li>Na>K>Rb>Cs,試用金屬晶體結(jié)構(gòu)的知識加以解釋。

【注意】由于各種金屬原子的性質(zhì)不同、自由電子的多少不同、金屬離子的排列等也不相

同，因此各種金屬在熔點、硬度、密度上有比較明顯的差別。金屬晶體熔點變化

差別較大。如汞在常溫下是液體，熔點很低(-38.9℃)o而鐵等金屬熔點很高

(1535℃)O這是由于金屬晶體堆積方式、金屬陽離子與自由電子的靜電作用不同

而造成的差別。

二、金屬晶體的原子堆積模型

1.金屬晶體的原子平面堆積模型(把組成金屬單質(zhì)晶體的原子看作是等徑圓球)

將等徑圓球在一平面上排列，有兩種排布方式，按(b)圖方式排列，圓球周圍剩余空

隙最小，稱為密置層；按(a)圖方式排列，剩余的空隙較大，稱為非密置層。

(a)非密置層(b)密置層

配位數(shù)：

*晶體結(jié)構(gòu)的密堆積原理：

由于金屬鍵、離子鍵、范德華力等沒有方向性和飽和性，所以在金屬晶體，離子晶體，

和一些分子型晶體中，組成晶體的微?？偸勤呄蛴谛纬膳湮粩?shù)高，空間利用率大的密堆

積結(jié)構(gòu)，由于密堆積方式充分利用空間，從而使體系的勢能盡可能降低，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。為

了研究方便，將晶體中的原子，離子等視為具有一定體積的圓球。

2.金屬晶體的原子空間堆積模型

將非密置層一層一層地在三維空間里堆積，有以下兩種方式

⑴簡單立方堆積(這種堆積方式的空間利用率太低，，只有針采用這種堆積方式)

idUbl/秘

相鄰非密置層原干的原干核在同一直線上的堆積為清晰起見,我們使金屬原子不相接觸,

⑵鉀

以便更好地考察這種堆積的晶胞

銅型

金屬晶體的四種堆積模型對比

堆積模型采用這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞中粒子數(shù)

簡單立方Po52%

鉀型NaKFe68%

鎂型MgZnTi74%

銅型CuAgAu74%

【課堂反饋】

1.金屬晶體的形成是因為晶體中存在（）

A.金屬離子間的相互作用

B.金屬原子間的相互作用

C.金屬原子或離子與自由電子間的相互作用

D.自由電子間的相互作用

2.金屬能導(dǎo)電的原因是（）

A.金屬晶體中金屬陽離子與自由電子間的相互作用較弱

B.金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動

C.金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動

D.金屬晶體在外加電場作用下可失去電子

3.下列敘述正確的是（）

A.任何晶體中，若含有陽離子也一定含有陰離子

B.原子晶體中只含有共價鍵

C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價鍵

D.分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學(xué)鍵

4.金屬的下列性質(zhì)中，不能用金屬的電子氣理論加以解釋的是（）

A.易導(dǎo)電B.易導(dǎo)熱C.有延展性D.易銹蝕

5.在核電荷數(shù)1?18的元素中，其單質(zhì)屬于金屬晶體的有,

屬于分子晶體的有,屬于原子晶體的有o

金屬導(dǎo)電的原因是,電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的原因

是;金屬導(dǎo)電能力隨溫度升高而,溶液導(dǎo)電

能力隨溫度升高而o

6.已知某金屬為面心立方晶體，其結(jié)構(gòu)如下圖甲所示，面心立方晶體的晶胞如下圖乙所示。

則該晶胞平均是由___個金屬原子組成的。若該金屬原子的半徑為rm,試求該金屬晶體

3

中的晶胞長度，即下圖丙中AB的長度為m。該晶胞的體積是mo

你能求該金屬的密度嗎？

甲乙丙

考點5金屬晶體

1.金屬晶體的結(jié)構(gòu)

組成粒子：金屬陽離子和自由電子作用力：金屬鍵（電子氣理論）

電子氣理論：金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原

子所共有。

2.金屬物理通性

易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等。

3.用“電子氣理論”解釋金屬的物理性質(zhì)

⑴導(dǎo)電性在金屬晶體中，自由電子在外加電場的作用下作定向移動，因而形成電流,

所以金屬容易導(dǎo)電。

離子晶體、金屬晶體導(dǎo)電的區(qū)別:

晶體類型離子晶體金屬晶體

導(dǎo)電時的狀態(tài)水溶液或熔融狀態(tài)下晶體或熔融狀態(tài)

導(dǎo)電粒子自由移動的離子自由電子

變化類型化學(xué)變化物理變化

⑵導(dǎo)熱性當(dāng)金屬某部分受熱時，該區(qū)域的電子運動加劇，通過碰撞，電子把能量傳

遞給金屬原子或離子。這樣能量從溫度高的區(qū)域傳遞到溫度低的區(qū)域，從

而使整塊金屬達到相同的溫度。

⑶延展性當(dāng)金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動，但不會改

變原來的排列方式，金屬鍵并沒有被破壞,所以雖然發(fā)生了形變但不會斷

裂。因此，金屬都有良好的延展性。

4.金屬鍵強弱判斷:陽離子所帶電荷越多、半徑越小，金屬鍵越強

考點6金屬晶體的堆積模型

1.金屬晶體的原子平面堆積模型（a）非密置層（b）密置層

2.金屬晶體的堆積模型

模型1簡單立方堆積（P。型）

相鄰非密置層原子的原子核在同一條直線上

配位數(shù)6每個晶胞含原子數(shù)1空間利用率最低

模型2體心立方堆積（鉀型）

上層非密置層金屬原子填入下層金屬原子形成的凹穴中

配位數(shù)8每個晶胞含原