第二节 第一课时 金属晶体

《金属晶体》讲义一、金属晶体的定义与特点金属晶体是指由金属原子通过金属键结合而成的晶体。

在金属晶体中，金属原子失去部分或全部外层电子，形成自由电子，这些自由电子在整个晶体中自由运动，与金属阳离子相互作用，将金属原子紧密地结合在一起。

金属晶体具有以下特点：1、良好的导电性和导热性：由于存在自由电子，它们能够在电场的作用下定向移动，从而形成电流，实现良好的导电性；自由电子在热的作用下也能迅速传递热能，使得金属具有良好的导热性。

2、金属光泽：自由电子能够吸收并反射可见光，使金属具有独特的金属光泽。

3、延展性：金属晶体中的原子可以相对滑动而不断裂金属键，从而使金属具有良好的延展性，可以被拉成丝或压成薄片。

4、硬度和熔点有较大差异：不同金属的晶体结构和金属键强度不同，导致其硬度和熔点差异较大。

二、金属晶体的结构类型常见的金属晶体结构有以下三种类型：1、体心立方堆积（bcc）体心立方堆积的晶胞中，每个晶胞包含 8 个位于顶角的原子和 1 个位于体心的原子。

例如，碱金属中的锂、钠、钾等在常温下采用这种堆积方式。

这种结构的空间利用率相对较低。

2、面心立方堆积（fcc）面心立方堆积的晶胞中，每个晶胞包含 8 个位于顶角的原子和 6 个位于面心的原子。

铜、银、金等金属通常采用这种堆积方式。

面心立方堆积的空间利用率较高，具有较好的延展性和塑性。

3、密排六方堆积（hcp）密排六方堆积的晶胞是一个六棱柱，每个晶胞包含 12 个位于顶角的原子和2 个位于体内的原子。

镁、锌、钛等金属采用这种堆积方式。

三、金属键的本质金属键是一种特殊的化学键，其本质是金属原子失去电子形成的正离子与自由电子之间的强烈相互作用。

金属原子的价电子数较少，原子核对价电子的束缚较弱，在一定条件下容易失去电子。

这些失去的电子不再属于某个特定的原子，而是在整个晶体中自由运动，形成“电子气”。

金属正离子沉浸在“电子气”中，它们与自由电子之间的静电吸引力使得金属原子紧密结合在一起，形成金属晶体。

第一单元晶体的类型与性质第二节金属晶体1、下列叙述中正确．．的是（）A、在离子晶体中不可能存在非极性键；B、晶体中有阳离子则一定有阴离子；C、含有阴离子的晶体中一定含有阳离子；D、全部由非金属元素所形成的化合物的晶体一定是分子晶体。

2、下各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是（）A、O2、I2、HgB、CO2、KCl、SiO2C、Na、K、RbD、SiC、NaCl、SO23、金属晶体的特征是（）A、都很硬B、熔点都很低C、熔点都很高D、都有导电、导热、延展性4、金属晶体的形成是通过（）A、自由电子之间的相互作用B、金属离子之间的相互作用C、金属原子与自由电子之间的相互作用D、金属离子与自由电子之间的较强的相互作用5、下列性质体现了金属通性的是（）A、金、银不易生锈B、铁在常温下不溶于浓硝酸C、钠能与水剧烈反应放出氢气D、金有良好的延展性，银有良好的导电性6、在固态和熔融状态下都能导电的晶体是（）A、离子晶体B、金属晶体C、分子晶体D、原子晶体7、不仅与金属的晶体结构有关，而且与金属原子本身的性质有关的是A、密度B、导电性C、电热性D、延展性8、含有阳离子而不含有阴离子的晶体是（）A、原子晶体B、分子晶体C、离子晶体D、金属晶体9、下列物质中，熔点最高的是熔点最低的是A、干冰B、晶体硅 C 、硝酸钾D、金属钠10、下列何种物质的导电性是由自由电子的运动所决定的（）A、熔融的食盐B、饱和食盐水C、石墨D、铜11、下列化学式表示物质分子的是（）A、Na2SO4B、CC、H2SO4D、Al12、某单质形成的晶体一定不是（）A、原子晶体B、分子晶体C、金属晶体D、离子晶体13、某固体仅有一种元素组成，其密度为5克/厘米3，用X射线研究该固体的结果表明，在边长为1×10－7厘米的立方体中仅有20个原子，则此元素的原子量接近（）A、32B、65C、120D、15014、下列叙述中正确的是（）A、离子化合物中可能含有共价键B、分子晶体中一定含有共价键C、温度越高金属的导电能力越强D、金属钠的熔点比水的沸点高15、在下列有关晶体的叙述中错误的是（）A、离子晶体中，一定存在离子键B、原子晶体中，只存在共价键C、金属晶体的熔沸点均很高D、稀有气体的原子能形成分子晶体16、金属晶体是指通过______________________之间的较强作用形成的单质晶体。

第一讲 金属晶体与离子晶体一、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：金属晶体中金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用。

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。

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。

例1.金属晶体的形成是因为晶体中存在( C)①金属原子②金属离子③自由电子④阴离子A.只有①B.只有③C.②③D.②④3.金属晶体的结构型式：（1）特点：最常见的结构型式具有堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间等特点。

（2）分类：Ca 、Al 、Cu 、Ag 、Au 等金属晶体属于A 1型最密堆积，Mg 、Zn 等金属晶体属于A 3型最密堆积，A 2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A 2型密堆积。

A 1型配位数为12，A 2型配位数为8，A 3型配位数为 12。

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（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：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（4）金属的熔点、硬度等取决于金属晶体内部作用力的强弱。

第二节金属晶体［教学重点］1•金属晶体的结构特点；2•金属具有共同物理性质的解释。

［教学难点］金属晶体微粒之间的较强作用。

第一课时(No : 3)［教学过程］一•金属晶体1•概念：通过金属离子与自由电子之间的较强作用形成的单质晶体，叫做金属晶体。

2•结构特点：(1)构成粒子：金属离子和自由电子。

(2)粒子间的作用：金属离子和自由电子之间较强的相互作用。

3.性质：(1 )导电性；在金属晶体中，存在自由电子许多，这些是没有一定方向的，但是在外加电场的作用下，自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以，金属容易导电。

(2)导热性：金属的导热性也与金属晶体里自由电子的运动有关。

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)延展性：大多数金属都有较好的延展性，在加工时可以能被压成薄片或拉成细丝，制成各种材料和器具。

金属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，滑动以后，各层之间仍能保持金属离子与自由电子之间的这种相互作用。

在外力作用下，金属虽然发生了形变，但不会导致断裂。

所以，金属一般都不同程度的延展性。

［小结］在金属晶体里，金属阳离子有规则地紧密堆积，自由电子几乎均匀分布在整个晶体中，不专属那几个特定的金属离子，而是被许多金属离子共有。

二•金属晶体与离子晶体微粒种类区别在离子晶体中存在的是阴阳离子之间的静电作用，在金属晶体中是金属阳离子与自由电子的静电作用，即在晶体中有阳离子不一定有阴离子。

三•金属晶体的熔点变化规律：（1）金属晶体熔点变化差别较大。

如汞在常温下是液体，熔点很低（-38.9。

0。

而铁等金属熔点很高（1535 ＜）。

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静电作用力不同而造成的差别•⑵一般情况下（同类型的金属晶体）,金属晶体的熔点由金属阳离子半径•所带的电荷数自由电子的多少而定•阳离子半径越小，所带的电荷越多，自由电子越多，相互作用就越大熔点就会越高•例如：K<Na<Mg<AI ;Li>Na>K>Rb>Cs.四.四种类型晶体的结构和性质的比较表1-1四种类型晶体的结构和性质的比较［布置作业］课本作业:第二、三课时（No: 4-5 ）［教学内容］物质熔点、沸点比较的规律。