金属晶体 【知识精讲架构+备课精研精梳】 高二化学课件（人教版2019选择性必修2）

（第一课时 金属晶体）第三节 金属晶体与离子晶体铝锂合金用于铝锂合金用于C919C919飞机的外壳飞机的外壳国家体育场的钢架结构国家体育场的钢架结构铜电缆铜电缆应用广泛的金属u金属的分类按密度分按密度分重金属：铜、铅、锌等重金属：铜、铅、锌等 轻金属：铝、镁等轻金属：铝、镁等 冶金工业冶金工业黑色金属：铁、铬、锰黑色金属：铁、铬、锰 有色金属：除铁、铬、锰以外的金属有色金属：除铁、铬、锰以外的金属 按储量分按储量分常见金属：铁、铝等常见金属：铁、铝等 稀有金属：锆、钒、钼稀有金属：锆、钒、钼4.5g/cm3【知识回顾知识回顾】u金属的物理通性金属的物理通性颜色：颜色：状态：状态：导电、导热：导电、导热：延展性：延展性：硬度、熔点、密度：硬度、熔点、密度：通常情况下通常情况下,都是都是固体固体都易都易导电、导热导电、导热都具有延展性都具有延展性差别较大差别较大大多数为大多数为银白色银白色(金金AuAu延展性最好！延展性最好！)(金、铜、铋金、铜、铋Bi除外除外)(汞汞为液体为液体)注意：注意：金属粉末为灰黑色，如铁粉金属粉末为灰黑色，如铁粉(导电性：导电性：Ag Ag CuCu Fe)Fe)【知识回顾知识回顾】思考与思考与讨论：讨论：根据根据金属在周期表中的位置，分析金属元素原子结构特点金属在周期表中的位置，分析金属元素原子结构特点？金属金属固体是晶体，是以共价键结合形成的原子固体是晶体，是以共价键结合形成的原子晶体吗晶体吗？金属金属晶体中，除了纯金属，还有大量的晶体中，除了纯金属，还有大量的_。1、金属晶体、金属晶体金属金属(除除汞汞外外),在在常温下都是晶体，称其为金属晶体常温下都是晶体，称其为金属晶体如:以铁为主要成分的碳钢、锰钢、不锈钢等，以铜为主要成分的黄铜、青铜、白铜等。合金合金黄铜(铜、锌合金)、青铜(铜锡合金)、白铜(铜、镍合金)大多数大多数合金合金是以一种金属为主要是以一种金属为主要组成组成一、金属键与金属晶体一、金属键与金属晶体铜的晶体结构模型铜的晶胞模型金属晶体的结构就像很多硬球一层一层很紧密的地堆积，金属晶体的结构就像很多硬球一层一层很紧密的地堆积，每一个金属原子的周围有较多的相同原子围绕着。每一个金属原子的周围有较多的相同原子围绕着。思考思考 金属晶体中的原子是通过什么作用结合在一起的？金属晶体中的原子是通过什么作用结合在一起的？金属键金属键那么，那么，金属键的本质是什么呢？金属键的本质是什么呢？2、金属键、金属键描述金属键的理论：描述金属键的理论：电子气理论电子气理论一、金属键与金属晶体一、金属键与金属晶体金属脱落下来的价电子几乎均匀分布整个晶体中，像遍布整块金属的“电子气”，被所有原子所共有，把所有金属原子维系在一起。电子气理论由于由于金属原子的最外层电子数较少金属原子的最外层电子数较少,容易失去电子成容易失去电子成为为金属阳离子金属阳离子,金属原子释放出的价电子不专门属于某金属原子释放出的价电子不专门属于某个特定的个特定的金属阳离子金属阳离子,而为许多而为许多金属阳离子金属阳离子所共有所共有,并在并在整个金属中自由运动整个金属中自由运动,这些电子又称为这些电子又称为自由电子自由电子。金属键金属键金属“电子气理论”“电子气电子气”金属键：金属阳离子与自由电子间强烈的相互作用自由电子不是专属于某个特定的金属自由电子不是专属于某个特定的金属阳离子，阳离子，而是而是在整块固态金属中自由移动。在整块固态金属中自由移动。金属键的特征：金属键既金属键既没有方向性没有方向性，也，也没有饱和性没有饱和性。金属键的成键粒子：在金属晶体中，不存在单个分子或原子，金属单质或合金(晶体锗、灰锡除外)属于金属晶体。金属金属阳离子阳离子、自由电子自由电子2、金属键、金属键一、金属键与金属晶体一、金属键与金属晶体:金属阳离子与自由电子间强烈的相互作用成键本质：金属阳离子与自由电子之间的强烈的静电作用1.1.下列叙述正确的是下列叙述正确的是A.A.任何晶体中，若含有阳离子，就一定含有阴离子任何晶体中，若含有阳离子，就一定含有阴离子B B.金属晶体的形成是因为晶体中存在金属阳离子间的相互作用金属晶体的形成是因为晶体中存在金属阳离子间的相互作用C C.价电子数越多，金属元素的金属性越强价电子数越多，金属元素的金属性越强D D.含有金属元素的离子不一定是阳离子含有金属元素的离子不一定是阳离子D D【课堂练习】金属晶体中虽存在阳离子，但没有阴离子金属晶体中虽存在阳离子，但没有阴离子存在金属阳离子与自由电子之间的相互作用存在金属阳离子与自由电子之间的相互作用金属性是金属元素原子失去电子的能力，与价电子数多无关。如如 AlO2-【易错警示】在金属晶体中有阳离子，但没有阴离子若物质中有阴离子，则一定存在阳离子。【思考】【思考】请解释下列金属单质的物理性质递变情况的原因：请解释下列金属单质的物理性质递变情况的原因：元素元素3Li(锂锂)11Na(钠钠)19K(钾钾)37Rb(铷铷)55Cs(铯铯)熔点熔点/180.597.8163.6538.8928.84沸点沸点/1347822.9774688678.4从从锂到铯，锂到铯，价电子数相同，但原子半径依次增大，价电子数相同，但原子半径依次增大，导致金属键导致金属键的键能越来越的键能越来越小，熔沸点也就依次降低。小，熔沸点也就依次降低。不同不同金属晶体，其金属键的能量大小相差得非常大。金属晶体，其金属键的能量大小相差得非常大。有金属键非常弱的，如有金属键非常弱的，如Hg(汞汞)；也有金属键非常强的，如；也有金属键非常强的，如W(钨钨)。因此因此，金属晶体的熔沸点、硬度跨度非常大。，金属晶体的熔沸点、硬度跨度非常大。3、金属键的影响因素在金属晶体中，金属原子半径越小，在金属晶体中，金属原子半径越小，价电子数价电子数越多，自由电子与金越多，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属键越强，属阳离子间的作用力越大，金属键越强，金属晶体的熔金属晶体的熔沸点越高沸点越高一、金属键与金属晶体一、金属键与金属晶体金属原子的半径金属原子的半径金属的价电子金属的价电子数数比如：金属键强弱：AlMgNa 金属键金属的物理性质金属的物理性质决定决定原子半径原子半径价电子数价电子数原子半径原子半径越小，越小，价电子数价电子数越多，越多，金属键金属键越强，越强，反之，金属键反之，金属键越弱越弱延展性延展性导电性导电性导热性导热性金属光泽金属光泽.金属键越强，金属的熔金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大沸点越高，硬度越大熔沸点熔沸点一、金属键与金属晶体一、金属键与金属晶体【归纳归纳】2.2.金属晶体熔、沸点的高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金金属晶体熔、沸点的高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法属键与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是正确的是A.A.金属镁的熔点大于金属铝金属镁的熔点大于金属铝B.B.碱金属单质的熔、沸点从碱金属单质的熔、沸点从LiLi到到CsCs是逐渐增大的是逐渐增大的C.C.金属铝的硬度大于金属钠金属铝的硬度大于金属钠D.D.金属镁的硬度小于金属钙金属镁的硬度小于金属钙CC【课堂练习】解析金属阳离子所带电荷越多，半径越小，金属键越强，据此判断。二、二、“电子气理论电子气理论”解释金属解释金属的物理性质的物理性质金属的物理通性u金属具有金属光泽u良好的导电性u良好的导热性u延展性.二、二、“电子气理论电子气理论”解释金属解释金属的物理性质的物理性质(1)金属的导电性金属金属或合金常温下能或合金常温下能导电导电解释：解释：金属金属晶体内部到处移动的晶体内部到处移动的自由电子自由电子，在在电场作用下，改作定向移动电场作用下，改作定向移动，从而形成了电流。，从而形成了电流。外加电场外加电场金属金属晶体具有导电性，但能导电的物质不一定是金属。晶体具有导电性，但能导电的物质不一定是金属。如如石墨具有导电性，属于非金属。还有一大类能导石墨具有导电性，属于非金属。还有一大类能导电的有机电的有机高分子化合物高分子化合物(如聚乙炔如聚乙炔)，也不属于金属也不属于金属。金属金属导电的粒子是自由电子，导电过程是物理变化导电的粒子是自由电子，导电过程是物理变化。而而电解质溶液导电的粒子是自由移动的阴阳离子，导电过程是化学变化。电解质溶液导电的粒子是自由移动的阴阳离子，导电过程是化学变化。二、二、“电子气理论电子气理论”解释金属解释金属的物理性质的物理性质(1)金属的导电性金属金属或合金常温下能或合金常温下能导电导电不同的金属导电能力不同，导电性最强的三中金属是：Ag、Cu、Al。【几点注意】【几点注意】金属的电导率随温度升高而降低怎么解释？怎么解释？二、二、“电子气理论电子气理论”解释金属解释金属的物理性质的物理性质(1)金属的导电性二、二、“电子气理论电子气理论”解释金属解释金属的物理性质的物理性质(2)(2)金属或合金的导热性很好u自由电子移运动时与金属离子相互碰撞，在碰撞过程中发生能量交换。u当金属的某一端受热时，该区域获得能量的电子会向别处运动并发生碰撞，将能量从温度高的区域传递到温度低的区域，最后使整块金属的温度趋于一致。怎么解释？怎么解释？二、二、“电子气理论电子气理论”解释金属解释金属的物理性质的物理性质(3)金属或合金的延展性很好外力 当当金属受到外力作用时，金属受到外力作用时，弥漫在金属弥漫在金属原子间的电子气可以起到原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用间润滑剂的作用，晶体中的各原子层就会发晶体中的各原子层就会发生相对滑动，生相对滑动，原来的排列方式不变，原来的排列方式不变，电子气电子气也没有被破坏，也没有被破坏，所以金属有良好的延展性；所以金属有良好的延展性；解释：解释：二、二、“电子气理论电子气理论”解释金属解释金属的物理性质的物理性质(4)金属大都有特殊的金属光泽 金属晶体内部存在自由电子，当光线投射到金属表面时，自由电子吸收可见光，然后又把各种波长的光大部分再反射出来,这就使绝大多数金属呈现银灰色或银白色光泽。金属在粉末状态时，金属原子的取向杂乱，排列不规则，吸收可见光后反射不出去反射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色解释：解释：思考：金属粉末常呈暗灰色或黑色，为什么呢？金属材料形成合金以后性能会发生改变，这是为什么金属材料形成合金以后性能会发生改变，这是为什么？提示：提示：当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子原子(形成合金形成合金)时时，就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的沙土或碎石一样，会使这种金就像在滚珠之间掺入了细小而坚硬的沙土或碎石一样，会使这种金属的属的延展性延展性(变差变差)、熔点、熔点(变低变低)、硬度、硬度(增大增大)等等发生改变发生改变。拓展提升钢钢14 K 14 K 金金最稳定的金属是最稳定的金属是-金属之最金属之最熔点最低的金属是熔点最低的金属是-汞汞 -38.87-38.87熔点最高的金属是熔点最高的金属是-钨钨 34103410密度最小的金属是密度最小的金属是-锂锂 0.53g/cm0.53g/cm3 3 密度最大的金属是密度最大的金属是-锇锇 22.57g/cm22.57g/cm3 3 硬度最小的金属是硬度最小的金属是-铯铯 0.20.2硬度最大的金属是硬度最大的金属是-铬铬 9.09.0最活泼的金属是最活泼的金属是-铯铯金金延性最好的金属是延性最好的金属是-铂铂 铂丝直径：铂丝直径：mmmm展性最好的金属是展性最好的金属是-金金 金箔厚：金箔厚：mmmm u三种晶体类型与性质的比较晶体类型晶体类型共价晶体共价晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体概念概念作用力作用力构成微粒构成微粒物物理理性性质质熔沸点熔沸点硬度硬度导电性导电性实例实例 相邻原子之间以共价键相结合相邻原子之间以共价键相结合而成具有空间网状结构的晶体而成具有空间网状结构的晶体分子间以范德华力相结合而成的晶体通过金属键形成的晶