關(guān)于金屬鍵金屬晶體金屬元素在周期表中的位置及原子結(jié)構(gòu)特征一、初步感知，引入新課第2頁,共61頁，星期六，2024年，5月Ti金屬樣品第3頁,共61頁，星期六，2024年，5月已學(xué)過的金屬知識金屬的分類按密度分重金屬：銅、鉛、鋅等輕金屬：鋁、鎂等冶金工業(yè)黑色金屬：鐵、鉻、錳有色金屬：除鐵、鉻、錳以外的金屬按儲量分常見金屬：鐵、鋁等稀有金屬：鋯、釩、鉬4.5g/cm3第4頁,共61頁，星期六，2024年，5月

金屬的特點：①常溫下，單質(zhì)都是固體，汞(Hg)除外；②大多數(shù)金屬呈銀白色，有金屬光澤，但金(Au)——色，銅(Cu)——色，鉍(Bi)——色，鉛(Pb)——色。

黃紅微紅

藍(lán)白歸納：金屬還有哪些共同的物理性質(zhì)?第5頁,共61頁，星期六，2024年，5月金屬的物理性質(zhì)

具有金屬光澤,能導(dǎo)電,導(dǎo)熱,具有良好的延展性,金屬的這些共性是有金屬晶體中的化學(xué)鍵和金屬原子的堆砌方式所導(dǎo)致的（1）導(dǎo)電性（2）導(dǎo)熱性（3）延展性

第6頁,共61頁，星期六，2024年，5月分析：通常情況下，金屬原子的部分或全部外圍電子受原子核的束縛比較弱，在金屬晶體內(nèi)部，它們可以從金屬原子上“脫落”下來的價電子，形成自由流動的電子。這些電子不是專屬于某幾個特定的金屬離子，是均勻分布于整個晶體中。金屬原子失去部分或全部外圍電子形成的金屬離子與自由電子之間存在著強(qiáng)烈的相互作用，化學(xué)上把這種金屬離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用稱為金屬鍵。思考：金屬為什么具有這些物理性質(zhì)嗎?二、認(rèn)真探究，掌握規(guī)律第7頁,共61頁，星期六，2024年，5月1.定義：

金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用。2.形成

成鍵微粒:

金屬陽離子和自由電子

存在:

金屬單質(zhì)和合金中3.方向性:

無方向性一.金屬鍵第8頁,共61頁，星期六，2024年，5月【討論1】

金屬為什么易導(dǎo)電？

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(dǎo)電。不同的金屬導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最強(qiáng)的三中金屬是：Ag、Cu、Al晶體類型離子晶體金屬晶體導(dǎo)電時的狀態(tài)導(dǎo)電粒子水溶液或

熔融狀態(tài)下晶體狀態(tài)自由移動的離子自由電子比較離子晶體、金屬晶體導(dǎo)電的區(qū)別：二、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系1、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系第9頁,共61頁，星期六，2024年，5月【討論2】金屬為什么易導(dǎo)熱？

自由電子在運動時經(jīng)常與金屬離子碰撞，引起兩者能量的交換。當(dāng)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(dǎo)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(dá)到相同的溫度。2、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系第10頁,共61頁，星期六，2024年，5月【討論3】金屬為什么具有較好的延展性？

原子晶體受外力作用時，原子間的位移必然導(dǎo)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。3、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系第11頁,共61頁，星期六，2024年，5月金屬的延展性自由電子+金屬離子金屬原子位錯+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++第12頁,共61頁，星期六，2024年，5月相對滑動第13頁,共61頁，星期六，2024年，5月14【總結(jié)】金屬晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系

導(dǎo)電性導(dǎo)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金屬鍵第14頁,共61頁，星期六，2024年，5月4、金屬晶體結(jié)構(gòu)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(shù)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(xiàn)較為特殊的顏色。當(dāng)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。第15頁,共61頁，星期六，2024年，5月根據(jù)下表的數(shù)據(jù)，請你總結(jié)影響金屬鍵的因素金屬NaMgAlCr原子外圍電子排布3s13s23s23p13d54s1原子半徑/pm186160143.1124.9原子化熱/kJ·mol-1108.4146.4326.4397.5熔點/℃97.56506601900部分金屬的原子半徑、原子化熱和熔點

金屬的熔點、硬度與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，金屬鍵的強(qiáng)弱又可以用原子化熱來衡量。原子化熱是指1mol金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時吸收的能量。P33有的金屬軟如蠟,有的金屬軟如鋼;有的金屬熔點低,有的金屬熔點高,為什么?第16頁,共61頁，星期六，2024年，5月三.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(qiáng)弱有密切關(guān)系．熔點最低的金屬：汞（常溫時成液態(tài)）熔點最高的金屬：鎢（3410℃）鐵的熔點：1535℃2、一般情況下，金屬晶體熔點由金屬鍵強(qiáng)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(qiáng)，熔點就相應(yīng)越高，硬度也越大.如：KNaMgAl

LiNaKRbCs﹥﹥﹥﹥﹤﹤﹤第17頁,共61頁，星期六，2024年，5月影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素（1）金屬元素的原子半徑（2）單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目一般而言：

金屬元素的原子半徑越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目越大，金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的硬度越大，熔、沸點越高。

如：同一周期金屬原子半徑越來越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)增加，故熔點越來越高，硬度越來越大；同一主族金屬原子半徑越來越大，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)減少，故熔點越來越低，硬度越來越小。第18頁,共61頁，星期六，2024年，5月總結(jié)金屬鍵的概念運用金屬鍵的知識解釋金屬的物理性質(zhì)的共性和個性影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素第19頁,共61頁，星期六，2024年，5月1.下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯誤的是(

)A.金屬鍵沒有方向性B.金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電吸引作用C.金屬鍵中的電子屬于整塊金屬D.金屬的性質(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關(guān)B練習(xí)2.下列有關(guān)金屬元素特性的敘述正確的是(

)A.金屬原子只有還原性,金屬離子只有氧化性B.金屬元素在化合物中一定顯正化合價C.金屬元素在不同化合物中化合價均不相同D.金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為晶體B第20頁,共61頁，星期六，2024年，5月3.金屬的下列性質(zhì)與金屬鍵無關(guān)的是()A.金屬不透明并具有金屬光澤B.金屬易導(dǎo)電、傳熱C.金屬具有較強(qiáng)的還原性D.金屬具有延展性C4.能正確描述金屬通性的是()A.易導(dǎo)電、導(dǎo)熱B.具有高的熔點C.有延展性D.具有強(qiáng)還原性AC第21頁,共61頁，星期六，2024年，5月5.下列生活中的問題，不能用金屬鍵知識解釋的是（）A.

用鐵制品做炊具B.用金屬鋁制成導(dǎo)線C.用鉑金做首飾D.鐵易生銹D6.金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬價電子數(shù)的多少有關(guān)，價電子數(shù)越多金屬鍵越強(qiáng)；與金屬陽離子的半徑大小也有關(guān)，金屬陽離子的半徑越大，金屬鍵越弱。據(jù)此判斷下列金屬熔點逐漸升高的是()A.LiNaKB.NaMgAlC.LiBeMgD.LiNaMgB第22頁,共61頁，星期六，2024年，5月7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B第23頁,共61頁，星期六，2024年，5月美麗的晶體第24頁,共61頁，星期六，2024年，5月說明：晶體自范性的本質(zhì)：是晶體中粒子微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。晶體自范性的條件之一：生長速率適當(dāng)。了解晶體與非晶體的本質(zhì)差異自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體有（能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形）原子在三維空間里呈周期性有序排列非晶體沒有（不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形）原子排列相對無序第25頁,共61頁，星期六，2024年，5月晶體的自范性是指：在適宜的條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的規(guī)則和凸面體外形的性質(zhì)?；蛘哒f，在適宜的條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形，這稱為晶體的自范性。晶體物質(zhì)在適當(dāng)?shù)慕Y(jié)晶條件下，都能自發(fā)地成長為單晶體，發(fā)育良好的單晶體均以平面作為它與周圍物質(zhì)的界面，而呈現(xiàn)出凸多面體。這一特征稱之為晶體的自范性。晶體自范性的本質(zhì):是晶體中粒子微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。晶體自范性的條件是:生長速率適當(dāng)。熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固，有時得到晶體，但凝固速率過快，常常只得到看不到多面體外形的粉末或沒有規(guī)則外形的塊狀物。如：瑪瑙是熔融態(tài)SiO2快速冷卻形成的，而水晶則是熱液緩慢冷卻形成的。晶體自范性的體現(xiàn)：如缺角的氯化鈉晶體在飽和NaCl溶液中慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w晶體第26頁,共61頁，星期六，2024年，5月第27頁,共61頁，星期六，2024年，5月得到晶體的三條途徑：1.熔融態(tài)物質(zhì)凝固2.氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華）3.溶質(zhì)從溶液中析出第28頁,共61頁，星期六，2024年，5月一、晶體什么叫晶體?構(gòu)成晶體的微粒：經(jīng)過結(jié)晶過程而形成的具有規(guī)則幾何外形

的固體。離子、分子、原子離子晶體分子晶體原子晶體晶體類型金屬晶體第29頁,共61頁，星期六，2024年，5月晶體的概念：晶體為什么具有規(guī)則的幾何外形呢?構(gòu)成晶體的微粒有規(guī)則排列的結(jié)果.晶胞:反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重復(fù)單位.晶胞在空間連續(xù)重復(fù)延伸而形成晶體。第30頁,共61頁，星期六，2024年，5月

說明：

晶體的結(jié)構(gòu)是晶胞在空間連續(xù)重復(fù)延伸而形成的。晶胞與晶體的關(guān)系如同磚塊與墻的關(guān)系。在金屬晶體中，金屬原子如同半徑相等的小球一樣，彼此相切、緊密堆積成晶體。金屬晶體中金屬原子的緊密堆積是有一定規(guī)律的。通常情況下，大多數(shù)金屬單質(zhì)及其合金也是晶體。閱讀教科書P34的化學(xué)史話“人類對晶體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識”第31頁,共61頁，星期六，2024年，5月密堆積的定義:密堆積：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結(jié)合的晶體中，原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空間的堆積密度最大的那些結(jié)構(gòu)。密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢能盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。二、原子的密堆積方式第32頁,共61頁，星期六，2024年，5月

二維平面堆積方式I型II型行列對齊四球一空非最緊密排列行列相錯三球一空最緊密排列密置層非密置層第33頁,共61頁，星期六，2024年，5月

三維空間堆積方式a.簡單立方堆積第34頁,共61頁，星期六，2024年，5月a、簡單立方堆積釙PO型第35頁,共61頁，星期六，2024年，5月形成簡單立方晶胞，空間利用率較低52％，金屬釙（Po）采取這種堆積方式。第36頁,共61頁，星期六，2024年，5月這是非密置層另一種堆積方式，將上層金屬填入下層金屬原子形成的凹穴中,得到的是體心立方堆積。Na、K、Cr、Mo、W等屬于體心立方堆積。b.體心立方堆積第37頁,共61頁，星期六，2024年，5月第38頁,共61頁，星期六，2024年，5月體心立方堆積鉀型配位數(shù)：8空間占有率：68.02%第39頁,共61頁，星期六，2024年，5月123456第二層：對第一層來講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)1，3，5位。(或?qū)?zhǔn)2，4，6位，其情形是一樣的)123456AB，

關(guān)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？第40頁,共61頁，星期六，2024年，5月

上圖是此種六方堆積的前視圖ABABA

第一種：將第三層球?qū)?zhǔn)第一層的球123456

于是每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式，形成六方堆積。（3）六方堆積第41頁,共61頁，星期六，2024年，5月六方密堆積

配位數(shù)12(同層6，上下層各3)第42頁,共61頁，星期六，2024年，5月

第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是C層。123456123456123456第43頁,共61頁，星期六，2024年，5月123456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。這種堆積方式可劃分出面心立方晶胞

配位數(shù)12(同層6，上下層各3)c.面心立方堆積金、銀、銅、鋁等屬于面心立方堆積第44頁,共61頁，星期六，2024年，5月面心立方（銅型）空間利用率=74.05%第45頁,共61頁，星期六，2024年，5月面心立方最密堆積分解圖第46頁,共61頁，星期六，2024年，5月2.配位數(shù)：每個小球周圍距離最近的小球數(shù)簡單立方堆積：體心立方堆積：六方緊密堆積：面心立方緊密堆積：681212第47頁,共61頁，星期六，2024年，5月堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞簡單立方Po52%6體心立方(鉀型）Na、K、Fe68%8六方堆積（鎂型）Mg、Zn、Ti74%12面心立方（銅型）Cu、Ag、Au74%12總結(jié)：金屬晶體的幾種典型堆積模型第48頁,共61頁，星期六，2024年，5月第49頁,共61頁，星期六，2024年，5月第50頁,共61頁，星期六，2024年，5月第51頁,共61頁，星期六，2024年，5月晶胞中金屬原子數(shù)目的計算(平均值)第52頁,共61頁，星期六，2024年，5月頂點占1/8棱上占1/4面心占1/2體心占1第53頁,共61頁，星期六，2024年，5月金屬Li體心立方六方最密堆積面心立方最密堆積金屬Mg金屬Cu2.晶胞中微粒數(shù)的計算第54頁,共61頁，星期六，2024年，5月三棱柱晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則頂點上原子被______個晶胞共有,側(cè)棱上的原子被_______個晶胞所共有，頂面棱上的原子被_______個晶胞所共有1264第55頁,共61頁，星期六，2024年，5月三、合金(1)定義：把兩種