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1、第三节金属晶体第三节金属晶体学业要求学业要求素养对接素养对接1.认识金属晶体的结构和性质。认识金属晶体的结构和性质。2.能利用金属键、能利用金属键、“电子气理论电子气理论”解解释金属的一些物理性质。释金属的一些物理性质。微观探析：金属晶体的结构特点。微观探析：金属晶体的结构特点。模型认知：能说明金属晶体中的微粒模型认知：能说明金属晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。及其微粒间的相互作用。知知 识识 梳梳 理理一、金属键与金属晶体一、金属键与金属晶体1.金属键金属键(1)定义：在金属单质晶体中原子之间定义：在金属单质晶体中原子之间_与与_之间强烈的相互之间强烈的相互作用。作用。(2)成键微粒：成键
2、微粒：_和和_。(3)成键条件：成键条件：_或或_。金属阳离子金属阳离子自由电子自由电子金属阳离子金属阳离子自由电子自由电子金属单质金属单质合金合金2.金属晶体金属晶体(4)成键本质成键本质电子气理论：金属原子脱落下来的电子气理论：金属原子脱落下来的_形成遍布整块晶体的形成遍布整块晶体的“电子气电子气”，被，被所有原子共用，从而把所有原子共用，从而把_维系在一起，形成像维系在一起，形成像共价晶体共价晶体一样的一样的“巨巨分子分子”。(1)通过金属离子与通过金属离子与_之间的较强作用形成的单质晶体，叫做金属晶体。之间的较强作用形成的单质晶体，叫做金属晶体。价电子价电子所有金属原子所有金属原子自由
3、电子自由电子(2)用电子气理论解释金属的物理性质用电子气理论解释金属的物理性质相对滑动相对滑动排列方式排列方式电子气电子气二二、混合晶体、混合晶体石墨晶体石墨晶体1.晶体模型晶体模型2.结构特点结构特点层状结构层状结构(1)同层内碳原子采取同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键杂化，以共价键(键键)结合，形成结合，形成_。由于所有的由于所有的p轨道平行且相互重叠，使轨道平行且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。(2)层与层之间靠层与层之间靠_维系。维系。3.晶体类型晶体类型石墨晶体中，既有石墨晶体中，既有_，又有，又有_和和_，属于，属于_。4
4、.性质性质熔点熔点_、质软、质软、_导电等。导电等。平面六元并环结构平面六元并环结构范德华力范德华力共价键共价键金属键金属键范德华力范德华力混合晶体混合晶体很高很高易易1.判断正误，正确的打判断正误，正确的打“”“”；错误的打；错误的打“”。(1)常温下，金属单质都以晶体形式存在。常温下，金属单质都以晶体形式存在。()(2)金属键可以看作许多原子共用许多电子的相互作用，故也有方向性和饱和性。金属键可以看作许多原子共用许多电子的相互作用，故也有方向性和饱和性。()(3)金属晶体的熔点一定比金属晶体的熔点一定比共价晶体共价晶体低。低。()(4)晶体中有阳离子，必然含有阴离子。晶体中有阳离子，必然含
5、有阴离子。()(5)同主族金属元素自上而下，金属单质的熔点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱。同主族金属元素自上而下，金属单质的熔点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱。()自自 我我 检检 测测(6)金属晶体的堆积模型仅与金属原子半径有关。金属晶体的堆积模型仅与金属原子半径有关。()(7)金属晶体中体心立方堆积，配位数最多，空间利用率最大。金属晶体中体心立方堆积，配位数最多，空间利用率最大。()(8)石墨为混合晶体，因层间存在分子间作用力，故熔点低于金刚石。石墨为混合晶体，因层间存在分子间作用力，故熔点低于金刚石。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2.根据物质的性质，判断下列晶体
6、类型：根据物质的性质，判断下列晶体类型：(1)SiI4：熔点：熔点120.5，沸点，沸点271.5，易水解，易水解_。(2)硼：熔点硼：熔点2 300，沸点，沸点2 550，硬度大，硬度大_。(3)硒：熔点硒：熔点217，沸点，沸点685，溶于氯仿，溶于氯仿_。(4)锑：熔点锑：熔点630.74，沸点，沸点1 750，导电，导电_。答案答案(1)分子晶体分子晶体(2)共价晶体共价晶体(3)分子晶体分子晶体(4)金属晶体金属晶体学习任务金属键对金属的物理性质的影响学习任务金属键对金属的物理性质的影响【合作交流】【合作交流】金属键是化学键的一种，主要在金属中存在。由自由电子及排列成晶格状的金属金属
7、键是化学键的一种，主要在金属中存在。由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电作用组合而成。金属键有金属的很多特性。例如：一般金属的熔离子之间的静电作用组合而成。金属键有金属的很多特性。例如：一般金属的熔点、沸点随金属键的强度而升高。其强弱通常与金属离子半径成逆相关，与金属点、沸点随金属键的强度而升高。其强弱通常与金属离子半径成逆相关，与金属内部自由电子密度成正相关。内部自由电子密度成正相关。1.含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗？含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗？2.金属键强弱的影响因素有哪些？金属键强弱的影响因素有哪些？提示提示不一定。如金属晶体中只有阳离子和自由电子，没有阴离子，但有
8、阴离子不一定。如金属晶体中只有阳离子和自由电子，没有阴离子，但有阴离子时，一定有阳离子。时，一定有阳离子。提示提示由于金属键是产生在自由电子由于金属键是产生在自由电子(带负电带负电)和金属阳离子和金属阳离子(带正电带正电)之间的电性之间的电性作用，所以金属阳离子电荷越多，半径越小，则金属键越强。由于堆积方式影响作用，所以金属阳离子电荷越多，半径越小，则金属键越强。由于堆积方式影响空间利用率，所以它也是金属键强弱的影响因素之一。空间利用率，所以它也是金属键强弱的影响因素之一。【点拨提升】【点拨提升】1.金属键金属键(1)金属键的特征金属键的特征金属键无方向性和饱和性。金属键无方向性和饱和性。晶体
9、中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫弥漫”的电的电性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性。性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性。(2)金属键的强弱比较金属键的强弱比较一般来说，金属键的强弱主要取决于金属元素原子的半径和价电子数。原子半径一般来说，金属键的强弱主要取决于金属元素原子的半径和价电子数。原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；原子半径越小，
10、价电子数越多，金属键越强越大，价电子数越少，金属键越弱；原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。(3)金属键对物质性质的影响金属键对物质性质的影响金属键越强，晶体的熔、沸点越高。金属键越强，晶体的熔、沸点越高。金属键越强，晶体的硬度越大。金属键越强，晶体的硬度越大。2.金属晶体的性质金属晶体的性质(1)金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。(2)熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。同周期金属单质，从左到右同周期金属单质，从左到右(如如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。熔、沸点升高。同主族金属单质，从上到下同主族金属
11、单质，从上到下(如碱金属如碱金属)熔、沸点降低。熔、沸点降低。合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。熔点很高。3.金属晶体物理特性分析金属晶体物理特性分析(1)金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层发生相对滑动金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层发生相对滑动而不会破坏金属键，金属发生形变但不会断裂，故金属晶体具有良好的延展性。而不会破坏金属键，金属发生形变但不
12、会断裂，故金属晶体具有良好的延展性。(2)金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动。发生定向移动。(3)金属的导热性是自由电子在运动时与金属原子碰撞而引起能量的交换，从而使金属的导热性是自由电子在运动时与金属原子碰撞而引起能量的交换，从而使能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。【例【例1】下列关于金属键的叙述中，不正确的是】下列关于金属键的叙述中，不正确的是()A.金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异
13、性电荷的微粒间的强烈相互作用，金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用其实质与离子键类似，也是一种电性作用B.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性价键类似，也有方向性和饱和性C.金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性性和方向性D.构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动构成金属键的自
14、由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动解析解析从基本构成微粒的性质看，金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，从基本构成微粒的性质看，金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，特征都是无方向性和饱和性；自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内特征都是无方向性和饱和性；自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。故与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。
15、故选选B。答案答案B【变式训练【变式训练1】1.下列物质的熔点依次升高的是下列物质的熔点依次升高的是()A.Mg、Na、K B.Na、Mg、AlC.Na、Rb、Ca D.铝、铝硅合金铝、铝硅合金解析解析A项中项中K、Na、Mg2的半径依次减小，的半径依次减小，Mg2的电荷数比的电荷数比K、Na的大的大，故各物质熔点的顺序为，故各物质熔点的顺序为KNaMg；同理分析，；同理分析，B项正确；项正确；C项中各物质熔点项中各物质熔点的顺序应为的顺序应为RbNaCa；D项中各物质熔点的顺序应为铝硅合金铝。项中各物质熔点的顺序应为铝硅合金铝。答案答案B2.下列有关金属键的叙述错误的是下列有关金属键的叙述错
16、误的是()A.金属键没有饱和性和方向性金属键没有饱和性和方向性B.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用C.金属键中的电子属于整块金属金属键中的电子属于整块金属D.金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关解析解析金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气电子气”，被所有原子，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，故金属键无饱和性和方向性；金属所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，故金属键无饱和性和方向性；金属阳离子和自
17、由电子之间的强烈作用，既包括静电吸引作用，也存在静电排斥作用阳离子和自由电子之间的强烈作用，既包括静电吸引作用，也存在静电排斥作用；金属键中的电子属于整块金属；金属的性质及固体的形成都与金属键的强弱有；金属键中的电子属于整块金属；金属的性质及固体的形成都与金属键的强弱有关。关。答案答案B3.关于金属性质和原因的描述不正确的是关于金属性质和原因的描述不正确的是()A.金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系B.金属具有良好的导电性，是因为金属晶体中共享了金属原子的价电子，形成了金属具有良好的导电性，是因为金属晶体中共享了金属原子的价
18、电子，形成了“电子气电子气”，在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流，在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流C.金属具有良好的导热性能，是因为自由电子通过与金属离子发生碰撞，传递了金属具有良好的导热性能，是因为自由电子通过与金属离子发生碰撞，传递了能量能量D.金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键属键解析解析金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光大部分再反射出来，金属中的自由电子吸收了可见光，又把各种波长的光大部分再反射出来，因而金属一般显银白色光泽；金属具有导电性是因为在外加电场作用下，自由电因而金属一般显银白色光泽；金属具有导电性是因为在外加电场作用下，自由电子定向移动形成电流；金属具有导热性是因为自由电子受热后，与金属离子发生子定向移动形成电流；金属具有导热性是因为自由电子受热后，与金属离子发生碰撞，传递能量；良好的延展性是因为原子层滑动，但金属键未被破坏。碰撞，传递能量；良好的延展性是因为原子层滑动，但金属键未被破坏。答案答案A
新突破化学选修三人教版新课标地区专用课件：第3章第三节 金属晶体
