第三節(jié)金屬晶體《物質結構與性質》第三章第三節(jié)

第一課時第三節(jié)金屬晶體《物質結構與性質》第三章第三節(jié)第教學目標

知識與能力1、了解金屬的性質和形成原因2、掌握金屬鍵的本質——“電子氣理論”3、能用電子氣理論和金屬晶體的有關知識解釋金屬的性質教學重點：金屬具有共同物理性質的解釋。教學難點：金屬鍵和電子氣理論。教學目標知識與能力離子晶體、分子晶體、原子晶體結構與性質關系的比較

晶體類型分子晶體原子晶體結構粒子間的作用力性質硬度溶、沸點導電溶解性構成晶體粒子分子原子分子間作用力共價鍵結構、性質較小較大較低很高固態(tài)和熔融狀態(tài)都不導電不導電相似相溶難溶于常見溶劑復習提問離子晶體、分子晶體、原子晶體結構與性質關系的比較晶體類型分Ti金屬樣品Ti金屬樣品

一、金屬共同的物理性質容易導電、導熱、有延展性、有金屬光澤等。金屬為什么具有這些共同性質呢?二、金屬的結構一、金屬共同的物理性質容易導電、導熱、有延展性、有金屬光澤（1）構成粒子：（2）粒子間作用力：金屬陽離子和自由電子金屬離子和自由電子之間的較強作用——金屬鍵（電子氣理論）金屬晶體：通過金屬鍵作用形成的單質晶體金屬鍵：金屬離子與自由電子之間的較強作用力。（1）金屬鍵強弱的判斷的方法：金屬陽離子所帶電荷數越多，半徑越小，金屬鍵越強。（2）金屬鍵沒用方向性和飽和性。（3）金屬鍵的本質——“電子氣理論”（1）構成粒子：金屬陽離子和自由電子金屬離子和自由電子之間的【討論1】1、金屬為什么易導電？2、金屬導電與電解質在熔融狀態(tài)下的導電，電解質溶液的導電有什么不同？

三、金屬晶體的結構與金屬性質的內在聯系1、金屬晶體結構與金屬導電性的關系

金屬導電是有自由移動的電子，而電解質在融熔狀態(tài)下和溶液中導電是有自由移動的離子。在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子的運動是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下自由電子就會發(fā)生定向運動，因而形成電流，所以金屬容易導電?！居懻?】1、金屬為什么易導電？三、金屬晶體的結構與金屬【討論2】1、金屬為什么易導熱？2、金屬晶體導熱過程中粒子運動情況如何？3、這些粒子通過什么方式傳遞熱量？4、熱量傳遞的方向及最后整個金屬晶體溫度高低情況怎樣？

自由電子在運動時經常與金屬離子碰撞，引起兩者能量的交換。當金屬某部分受熱時，那個區(qū)域里的自由電子能量增加，運動速度加快，通過碰撞，把能量傳給金屬離子。金屬容易導熱，是由于自由電子運動時與金屬離子碰撞把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達到相同的溫度。2、金屬晶體結構與金屬導熱性的關系【討論2】1、金屬為什么易導熱？自由電子在運動時經常與【討論3】1、金屬為什么具有較好的延展性？2、金屬鍵在金屬延展過程中是否發(fā)生斷裂？

3、金屬晶體結構與金屬延展性的關系原子晶體受外力作用時，原子間的位移必然導致共價鍵的斷裂，因而難以鍛壓成型，無延展性。而金屬晶體中由于金屬離子與自由電子間的相互作用沒有方向性，各原子層之間發(fā)生相對滑動以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不易斷裂?！居懻?】1、金屬為什么具有較好的延展性？3、金屬晶體結構與【總結】金屬晶體的結構與性質的關系

導電性導熱性延展性金屬離子和自由電子自由電子在外加電場的作用下發(fā)生定向移動自由電子與金屬離子碰撞傳遞熱量晶體中各原子層相對滑動仍保持相互作用【總結】金屬晶體的結構與性質的關系導電性導熱性延展性金屬離子4、金屬晶體結構具有金屬光澤和顏色由于自由電子可吸收所有頻率的光，然后很快釋放出各種頻率的光，因此絕大多數金屬具有銀白色或鋼灰色光澤。而某些金屬（如銅、金、銫、鉛等）由于較易吸收某些頻率的光而呈現較為特殊的顏色。當金屬成粉末狀時，金屬晶體的晶面取向雜亂、晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以成黑色。4、金屬晶體結構具有金屬光澤和顏色由于自由電子可吸收所有頻率四.金屬晶體熔點變化規(guī)律1、金屬晶體熔點變化較大，與金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽離子與自由電子之間的金屬鍵的強弱有密切關系．熔點最低的金屬：汞（常溫時成液態(tài)）熔點很高的金屬：鎢（3410℃）鐵的熔點：1535℃2、一般情況下，金屬晶體熔點由金屬鍵強弱決定：金屬陽離子半徑越小，所帶電荷越多，自由電子越多，金屬鍵越強，熔點就相應越高，硬度也越大。但金屬性越弱如：KNaMgAlLiNaKRbCs﹥﹥﹥﹥﹤﹤﹤四.金屬晶體熔點變化規(guī)律1、金屬晶體熔點變化較大，熔點最低的資料金屬之最熔點最低的金屬是--------汞熔點最高的金屬是--------鎢密度最小的金屬是--------鋰密度最大的金屬是--------鋨硬度最小的金屬是--------銫硬度最大的金屬是--------鉻最活潑的金屬是----------銫最穩(wěn)定的金屬是----------金延性最好的金屬是--------鉑展性最好的金屬是--------金資料金屬之最熔點最低的金屬是--------汞熔點最高的金屬小結：三種晶體類型與性質的比較晶體類型原子晶體分子晶體金屬晶體概念相鄰原子之間以共價鍵相結合而成具有空間網狀結構的晶體分子間以范德華力相結合而成的晶體通過金屬鍵形成的晶體作用力共價鍵范德華力金屬鍵構成微粒原子分子金屬陽離子和自由電子物理性質熔沸點很高很低差別較大硬度很大很小差別較大導電性無（硅為半導體）無導體實例金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅Ar、S等Au、Fe、Cu、鋼鐵等小結：三種晶體類型與性質的比較晶體類型原子晶體分子晶體金屬晶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.金屬離子與自由電子間的相互作用

D.金屬原子與自由電子間的相互作用金屬能導電的原因是（）

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練習CB金屬晶體的形成是因為晶體中存在（）

A.金屬離子間的相下列敘述正確的是（）

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，不含有其他化學鍵為什么堿金屬單質的熔沸點從上到下逐漸降低，而鹵素單質的熔沸點從上到下卻升高？B練習下列敘述正確的是（）

A.任何晶體中，若含有陽離子也一定第三節(jié)金屬晶體《物質結構與性質》第三章第三節(jié)

第二課時第三節(jié)金屬晶體《物質結構與性質》第三章第三節(jié)第教學目標

知識與能力1、掌握金屬晶體的四種原子堆積模型2、能找出金屬晶體的四種基本堆積模型的配位數，能計算空間利用率。

4、教學重點：金屬晶體內原子的空間排列方式教學難點：金屬晶體內原子的空間排列方式及空間利用率的計算教學目標知識與能力金屬晶體的原子堆積模型（1）幾個概念

緊密堆積：微粒之間的作用力使微粒間盡可能的相互接近，使它們占有最小的空間

配位數：在晶體中與每個微粒緊密相鄰的微粒個數

空間利用率：晶體的空間被微粒占滿的體積百分數，用它來表示緊密堆積的程度金屬晶體的原子堆積模型（1）幾個概念配位數：在晶體中與每金屬原子在二維空間（平面）上有二種排列方式二、金屬晶體的原子堆積模型

（a）非密置層

（b）密置層

金屬晶體可以看成金屬原子在三維空間中堆積而成.那么,非密置層在三維空間里堆積有幾種方式？請比較不同方式堆積時金屬晶體的配位數、原子的空間利用率、晶胞的區(qū)別。配位數=4配位數=6思考與交流金屬原子在二維空間（平面）上有二種排列方式二、金屬晶體的原子晶胞的形狀是什么？含幾個原子？晶胞的形狀是什么？含幾個原子？簡單立方堆積簡單立方堆積1、簡單立方堆積[Po]配位數：空間占有率：每個晶胞含原子數：6152%1、簡單立方堆積[Po]配位數：空間占有率：每個晶胞含原2、體心立方堆積-----鉀型金屬晶體的堆積方式──體心立方堆積

非密置層的另一種堆積是將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中（IA，VB，VIB）2、體心立方堆積-----鉀型金屬晶體的堆積方式──體心立方配位數：空間占有率：每個晶胞含原子數：868%2配位數：空間占有率：每個晶胞含原子數：868%2空間利用率計算例1：計算體心立方晶胞中金屬原子的空間利用率。

解：體心立方晶胞：中心有1個原子，8個頂點各1個原子，每個原子被8個晶胞共享。每個晶胞含有幾個原子:1+8×1/8=2

空間利用率計算例1：計算體心立方晶胞中金屬原子的空間利用率?？臻g利用率計算設原子半徑為r、晶胞邊長為a，根據勾股定理，得：2a2+a2=(4r)2空間利用率

=晶胞含有原子的體積/晶胞體積100%

=空間利用率計算設原子半徑為r、晶胞邊長為a，根據勾股定理123456

第二層對第一層來講最緊密的堆積方式是將球對準

1，3，5位。(或對準2，4，6位，其情形是一樣的)123456AB，

關鍵是第三層。對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。思考：密置層的堆積方式有哪些？123456第二層對第一層來講最緊密

下圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA

第一種是將第三層的球對準第一層的球。123456

于是每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式，形成六方緊密堆積。

配位數

。(同層

，上下層各

。)1263下圖是此種六方ABABA第一種是將第三層

第二種是將第三層的球對準第一層的

2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是

C層。123456123456123456第二種是將第三層的球對準第一層的2，4，6123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC

第四層再排A，于是形成

ABCABC三層一個周期。得到面心立方堆積。

配位數

。(同層

，上下層各

)1263123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC鎂型[六方密堆積]3、按密置層的堆積方式的第一種：六方密堆積鎂型[六方密堆積]3、按密置層的堆積方式的第一種：六方密堆積配位數：空間占有率：每個晶胞含原子數：12（同層6個，上下層各3個）74%2鎂型[六方密堆積]（BeMgⅢBⅣBⅦB）配位數：空間占有率：每個晶胞含原子數：12（同層6個，上下層4、銅型[面心立方]按密置層的堆積方式的第二種：面心立方堆積4、銅型[面心立方]按密置層的堆積方式的第二種：面心立方堆積面心立方BCA面心立方BCA配位數：空間占有率：每個晶胞含原子數：銅型[面心立方]BCA12（同層6個，上下層各3個）74%4（ⅠBPbPdPt）配位數：空間占有率：每個晶胞含原子數：銅型[面心立方]BC例2：求面心立方晶胞的空間利用率.解：晶胞邊長為a，原子半徑為r.由勾股定理：a2+a2=(4r)2a=2.83r每個面心立方晶胞含原子數目：81/8+6?=4=(44/3r3)/a3=(44/3r3)/(2.83r)

3100%=74%空間利用率計算例2：求面心立方晶胞的空間利用率.解：晶胞邊長為a，原子半徑三、金屬晶體的結構特征：在金屬晶體里，金屬陽離子有規(guī)則地緊密堆積，自由電子幾乎均勻分布在整個晶體中，不專屬哪幾個特定的金屬離子，而是被許多金屬離子共有。四、金屬晶體的熔點變化規(guī)律：（1）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。C）。而鐵等金屬熔點很高（1535。C）。這是由于金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽離子與自由電子的靜電作用力不同而造成的差別。（2）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、自由電子的多少而定。陽離子半徑越小，所帶的電荷越多，自由電子越多，相互作用就越大，熔點就會越高。

三、金屬晶體的結構特征：1、金屬晶體的四種堆積模型對比閱讀《資料卡片》并掌握1、金屬晶體的四種堆積模型對比閱讀《資料卡片》并掌握簡單立方鉀型（體心立方密堆積）鎂型（六方最密堆積）鎂型（六方最密堆積）簡單立方鉀型鎂型鎂型第三節(jié)金屬晶體《物質結構與性質》第三章第三節(jié)

第一課時第三節(jié)金屬晶體《物質結構與性質》第三章第三節(jié)第教學目標

知識與能力1、了解金屬的性質和形成原因2、掌握金屬鍵的本質——“電子氣理論”3、能用電子氣理論和金屬晶體的有關知識解釋金屬的性質教學重點：金屬具有共同物理性質的解釋。教學難點：金屬鍵和電子氣理論。教學目標知識與能力離子晶體、分子晶體、原子晶體結構與性質關系的比較

晶體類型分子晶體原子晶體結構粒子間的作用力性質硬度溶、沸點導電溶解性構成晶體粒子分子原子分子間作用力共價鍵結構、性質較小較大較低很高固態(tài)和熔融狀態(tài)都不導電不導電相似相溶難溶于常見溶劑復習提問離子晶體、分子晶體、原子晶體結構與性質關系的比較晶體類型分Ti金屬樣品Ti金屬樣品

一、金屬共同的物理性質容易導電、導熱、有延展性、有金屬光澤等。金屬為什么具有這些共同性質呢?二、金屬的結構一、金屬共同的物理性質容易導電、導熱、有延展性、有金屬光澤（1）構成粒子：（2）粒子間作用力：金屬陽離子和自由電子金屬離子和自由電子之間的較強作用——金屬鍵（電子氣理論）金屬晶體：通過金屬鍵作用形成的單質晶體金屬鍵：金屬離子與自由電子之間的較強作用力。（1）金屬鍵強弱的判斷的方法：金屬陽離子所帶電荷數越多，半徑越小，金屬鍵越強。（2）金屬鍵沒用方向性和飽和性。（3）金屬鍵的本質——“電子氣理論”（1）構成粒子：金屬陽離子和自由電子金屬離子和自由電子之間的【討論1】1、金屬為什么易導電？2、金屬導電與電解質在熔融狀態(tài)下的導電，電解質溶液的導電有什么不同？

三、金屬晶體的結構與金屬性質的內在聯系1、金屬晶體結構與金屬導電性的關系

金屬導電是有自由移動的電子，而電解質在融熔狀態(tài)下和溶液中導電是有自由移動的離子。在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子的運動是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下自由電子就會發(fā)生定向運動，因而形成電流，所以金屬容易導電?！居懻?】1、金屬為什么易導電？三、金屬晶體的結構與金屬【討論2】1、金屬為什么易導熱？2、金屬晶體導熱過程中粒子運動情況如何？3、這些粒子通過什么方式傳遞熱量？4、熱量傳遞的方向及最后整個金屬晶體溫度高低情況怎樣？

自由電子在運動時經常與金屬離子碰撞，引起兩者能量的交換。當金屬某部分受熱時，那個區(qū)域里的自由電子能量增加，運動速度加快，通過碰撞，把能量傳給金屬離子。金屬容易導熱，是由于自由電子運動時與金屬離子碰撞把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達到相同的溫度。2、金屬晶體結構與金屬導熱性的關系【討論2】1、金屬為什么易導熱？自由電子在運動時經常與【討論3】1、金屬為什么具有較好的延展性？2、金屬鍵在金屬延展過程中是否發(fā)生斷裂？

3、金屬晶體結構與金屬延展性的關系原子晶體受外力作用時，原子間的位移必然導致共價鍵的斷裂，因而難以鍛壓成型，無延展性。而金屬晶體中由于金屬離子與自由電子間的相互作用沒有方向性，各原子層之間發(fā)生相對滑動以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不易斷裂?！居懻?】1、金屬為什么具有較好的延展性？3、金屬晶體結構與【總結】金屬晶體的結構與性質的關系

導電性導熱性延展性金屬離子和自由電子自由電子在外加電場的作用下發(fā)生定向移動自由電子與金屬離子碰撞傳遞熱量晶體中各原子層相對滑動仍保持相互作用【總結】金屬晶體的結構與性質的關系導電性導熱性延展性金屬離子4、金屬晶體結構具有金屬光澤和顏色由于自由電子可吸收所有頻率的光，然后很快釋放出各種頻率的光，因此絕大多數金屬具有銀白色或鋼灰色光澤。而某些金屬（如銅、金、銫、鉛等）由于較易吸收某些頻率的光而呈現較為特殊的顏色。當金屬成粉末狀時，金屬晶體的晶面取向雜亂、晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以成黑色。4、金屬晶體結構具有金屬光澤和顏色由于自由電子可吸收所有頻率四.金屬晶體熔點變化規(guī)律1、金屬晶體熔點變化較大，與金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽離子與自由電子之間的金屬鍵的強弱有密切關系．熔點最低的金屬：汞（常溫時成液態(tài)）熔點很高的金屬：鎢（3410℃）鐵的熔點：1535℃2、一般情況下，金屬晶體熔點由金屬鍵強弱決定：金屬陽離子半徑越小，所帶電荷越多，自由電子越多，金屬鍵越強，熔點就相應越高，硬度也越大。但金屬性越弱如：KNaMgAlLiNaKRbCs﹥﹥﹥﹥﹤﹤﹤四.金屬晶體熔點變化規(guī)律1、金屬晶體熔點變化較大，熔點最低的資料金屬之最熔點最低的金屬是--------汞熔點最高的金屬是--------鎢密度最小的金屬是--------鋰密度最大的金屬是--------鋨硬度最小的金屬是--------銫硬度最大的金屬是--------鉻最活潑的金屬是----------銫最穩(wěn)定的金屬是----------金延性最好的金屬是--------鉑展性最好的金屬是--------金資料金屬之最熔點最低的金屬是--------汞熔點最高的金屬小結：三種晶體類型與性質的比較晶體類型原子晶體分子晶體金屬晶體概念相鄰原子之間以共價鍵相結合而成具有空間網狀結構的晶體分子間以范德華力相結合而成的晶體通過金屬鍵形成的晶體作用力共價鍵范德華力金屬鍵構成微粒原子分子金屬陽離子和自由電子物理性質熔沸點很高很低差別較大硬度很大很小差別較大導電性無（硅為半導體）無導體實例金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅Ar、S等Au、Fe、Cu、鋼鐵等小結：三種晶體類型與性質的比較晶體類型原子晶體分子晶體金屬晶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.金屬離子與自由電子間的相互作用

D.金屬原子與自由電子間的相互作用金屬能導電的原因是（）

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練習CB金屬晶體的形成是因為晶體中存在（）

A.金屬離子間的相下列敘述正確的是（）

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，不含有其他化學鍵為什么堿金屬單質的熔沸點從上到下逐漸降低，而鹵素單質的熔沸點從上到下卻升高？B練習下列敘述正確的是（）

A.任何晶體中，若含有陽離子也一定第三節(jié)金屬晶體《物質結構與性質》第三章第三節(jié)

第二課時第三節(jié)金屬晶體《物質結構與性質》第三章第三節(jié)第教學目標

知識與能力1、掌握金屬晶體的四種原子堆積模型2、能找出金屬晶體的四種基本堆積模型的配位數，能計算空間利用率。

4、教學重點：金屬晶體內原子的空間排列方式教學難點：金屬晶體內原子的空間排列方式及空間利用率的計算教學目標知識與能力金屬晶體的原子堆積模型（1）幾個概念

緊密堆積：微粒之間的作用力使微粒間盡可能的相互接近，使它們占有最小的空間

配位數：在晶體中與每個微粒緊密相鄰的微粒個數

空間利用率：晶體的空間被微粒占滿的體積百分數，用它來表示緊密堆積的程度金屬晶體的原子堆積模型（1）幾個概念配位數：在晶體中與每金屬原子在二維空間（平面）上有二種排列方式二、金屬晶體的原子堆積模型

（a）非密置層

（b）密置層

金屬晶體可以看成金屬原子在三維空間中堆積而成.那么,非密置層在三維空間里堆積有幾種方式？請比較不同方式堆積時金屬晶體的配位數、原子的空間利用率、晶胞的區(qū)別。配位數=4配位數=6思考與交流金屬原子在二維空間（平面）上有二種排列方式二、金屬晶體的原子晶胞的形狀是什么？含幾個原子？晶胞的形狀是什么？含幾個原子？簡單立方堆積簡單立方堆積1、簡單立方堆積[Po]配位數：空間占有率：每個晶胞含原子數：6152%1、簡單立方堆積[Po]配位數：空間占有率：每個晶胞含原2、體心立方堆積-----鉀型金屬晶體的堆積方式──體心立方堆積

非密置層的另一種堆積是將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中（IA，VB，VIB）2、體心立方堆積-----鉀型金屬晶體的堆積方式──體心立方配位數：空間占有率：每個晶胞含原子數：868%2配位數：空間占有率：每個晶胞含原子數：868%2空間利用率計算例1：計算體心立方晶胞中金屬原子的空間利用率。

解：體心立方晶胞：中心有1個原子，8個頂點各1個原子，每個原子被8個晶胞共享。每個晶胞含有幾個原子:1+8×1/8=2

空間利用率計算例1：計算體心立方晶胞中金屬原子的空間利用率。空間利用率計算設原子半徑為r、晶胞邊長為a，根據勾股定理，得：2a2+a2=(4r)2空間利用率

=晶胞含有原子的體積/晶胞體積100%

=空間利用率計算設原子半徑為r、晶胞邊長為a，根據勾股定理123456

第二層對第一層來講最緊密的堆積方式是將球對準

1，3，5位。(或對準2，4，6位，其情形是一樣的)123456AB，

關鍵是第三層。對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。思考：密置層的堆積方式有哪些？123456第二層對第一層來講最緊密

下圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA

第一種是將第三層的球對準第一層的球。123456

于是每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式，形成六方緊密堆積。

配位數

。(同層

，上下層各

。)1263下圖是此種六方ABABA第一種是將第三層

第二種是將第三層的球對準第一層的

2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是

C層。123456123456123456第二種是將第三層的球對準第一層的2，4，6123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC

第四層再排A，于是形成

ABC