3-3 金屬晶體 課件 【新教材】人教版（2019）高中化學(xué)選擇性必修二

第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三節(jié)金屬晶體與離子晶體第一課時(shí)金屬鍵與金屬晶體一、金屬鍵1.金屬鍵金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用叫做金屬鍵。①成鍵微粒：金屬陽離子、自由電子②成鍵本質(zhì)：金屬陽離子與自由電子之間的強(qiáng)烈的靜電作用③特征：無方向性和飽和性，成鍵電子可以在金屬中自由流動(dòng)晶體中的電子不專屬于某一個(gè)或幾個(gè)特定的金屬陽離子，而幾乎是均勻地分布在整塊晶體中，因此晶體中存在所有金屬陽離子與所有自由電子之間“彌漫”的電性作用，這就是金屬鍵，因此金屬鍵沒有方向性和飽和性。

金屬鍵的強(qiáng)弱取決于金屬陽離子所帶電荷及陽離子半徑的大小。④金屬鍵的影響因素一般來說，金屬鍵的強(qiáng)弱主要取決于金屬元素原子的半徑和價(jià)電子數(shù)。原子半徑越大，價(jià)電子數(shù)越少，金屬鍵越弱；原子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)。2.電子氣理論由于金屬原子的最外層電子數(shù)較少,容易失去電子成為金屬離子,金屬原子釋放出的價(jià)電子不專門屬于某個(gè)特定的金屬離子,而為許多金屬離子所共有,并在整個(gè)金屬中自由運(yùn)動(dòng),這些電子又稱為自由電子。金屬脫落下來的價(jià)電子幾乎均勻分布在整個(gè)晶體中，像遍布整塊金屬的“電子氣”，從而把所有金屬原子維系在一起。二、金屬晶體1.定義：金屬原子之間通過金屬鍵相互結(jié)合形成的晶體，叫做金屬晶體。2.組成粒子：金屬陽離子和自由電子。3.微粒間的作用力：金屬鍵點(diǎn)撥：①在金屬晶體中有陽離子，但沒有陰離子，所以，晶體中有陽離子不一定有陰離子，若有陰離子，則一定有陽離子。②在金屬晶體中，不存在單個(gè)分子或原子，金屬單質(zhì)或合金(晶體鍺、灰錫除外)屬于金屬晶體。③金屬晶體是一個(gè)“巨分子”。4.金屬晶體的性質(zhì)(1)金屬晶體具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。(2)熔、沸點(diǎn)：金屬鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高。①同周期金屬單質(zhì)，從左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸點(diǎn)升高。②同主族金屬單質(zhì)，從上到下(如堿金屬)熔、沸點(diǎn)降低。③合金的熔、沸點(diǎn)一般比其各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低。④金屬晶體熔點(diǎn)差別很大，如汞常溫下為液體，熔點(diǎn)很低；而鐵常溫下為固體，熔點(diǎn)很高。延展性—當(dāng)金屬受到外力作用時(shí),晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),但排列方式不變,金屬原子與自由電子形成的電子氣沒有被破壞,所以金屬有良好的延展性導(dǎo)電性—在外加電場的作用下,金屬晶體中的“電子氣”在電場中定向移動(dòng)而形成電流,呈現(xiàn)良好的導(dǎo)電性導(dǎo)熱性—“電子氣”中的自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬原子發(fā)生碰撞,從而引起兩者能量的交換除金屬晶體能導(dǎo)電外,非金屬中的石墨也能導(dǎo)電。

在金屬晶體中,充滿著帶負(fù)電荷的“電子氣”（自由電子）,“電子氣”的運(yùn)動(dòng)是沒有方向的,但在外加電場的作用下“電子氣”會(huì)發(fā)生定向移動(dòng),從而形成電流,所以金屬容易導(dǎo)電,如下圖所示:5.“電子氣理論”對(duì)金屬性質(zhì)的解釋(1)金屬的導(dǎo)電性

高溫下熱運(yùn)動(dòng)劇烈，電子的定向移動(dòng)程度減弱，隨著溫度的升高，金屬的導(dǎo)電性減弱

。

不同的金屬導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最強(qiáng)的三種金屬是：Ag、Cu、Al晶體類型電解質(zhì)金屬晶體導(dǎo)電時(shí)的狀態(tài)導(dǎo)電粒子導(dǎo)電時(shí)發(fā)生的變化導(dǎo)電能力隨溫度的變化水溶液或熔融狀態(tài)下晶體狀態(tài)自由移動(dòng)的離子自由電子思考與討論：電解質(zhì)在熔化狀態(tài)或溶于水能導(dǎo)電，這與金屬導(dǎo)電的本質(zhì)是否相同？化學(xué)變化物理變化增強(qiáng)減弱

“電子氣”（自由電子）在運(yùn)動(dòng)時(shí)與發(fā)生金屬離子頻繁碰撞，引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某部分受熱時(shí)，那個(gè)區(qū)域里的“電子氣”（自由電子）能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，通過頻繁碰撞，把能量傳給金屬離子?！半娮託狻保ㄗ杂呻娮樱┰跓岬淖饔孟屡c金屬原子頻繁碰撞從而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)金屬的導(dǎo)熱性當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉淼呐帕蟹绞?，彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，所以在各原子層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變不易斷裂。因此，金屬都有良好的延展性。如下圖所示:自由電子+金屬離子錯(cuò)位++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++(3)金屬的延展性(4)顏色

由于金屬內(nèi)部原子以最緊密堆積狀態(tài)排列，且存在自由電子，所以當(dāng)光線照射到金屬表面時(shí)，自由電子可以吸收所有頻率的光并很快放出，使金屬不透明且具有金屬光澤。而金屬在粉末狀態(tài)時(shí)，晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后反射不出去，所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色。金屬鍵越強(qiáng)，晶體熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。6.金屬鍵對(duì)晶體性質(zhì)的影響例如：同周期金屬單質(zhì)，從左到右，如：Na、Mg、Al熔、沸點(diǎn)依次升高；同主族金屬單質(zhì)，從上至下，如堿金屬Li、Na、K等熔、沸點(diǎn)依次降低；一般地，合金的熔、沸點(diǎn)比各成分金屬都低。(1)含有陽離子的晶體中一定含有陰離子嗎?提示:不一定。如金屬晶體中含有金屬陽離子和自由電子,但沒有陰離子;但晶體中有陰離子時(shí),一定有陽離子。(2)含金屬陽離子的晶體一定是離子晶體嗎?提示:不一定。也可能是金屬晶體。(3)離子晶體中一定含有金屬元素嗎?由金屬元素和非金屬元素組成的晶體一定是離子晶體嗎?提示:不一定。離子晶體中不一定含金屬元素,如NH4Cl、NH4NO3等銨鹽。由金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體,如AlCl3晶體是分子晶體。(4)純鋁硬度不大,形成硬鋁合金后,硬度很大,金屬形成合金后為什么有些物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生很大的變化?提示:金屬晶體中摻入不同的金屬或非金屬原子時(shí),影響了金屬的延展性和硬度。思考與討論三種晶體類型與性質(zhì)的比較晶體類型共價(jià)晶體分子晶體金屬晶體概念作用力構(gòu)成微粒物理性質(zhì)熔沸點(diǎn)硬度導(dǎo)電性實(shí)例金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅Ar、S等Au、Fe、Cu、鋼鐵等相鄰原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合而成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體分子間以范德華力相結(jié)合而成的晶體通過金屬鍵形成的晶體共價(jià)鍵范德華力金屬鍵原子分子金屬陽離子和自由電子很高很低差別較大很大很小差別較大無（硅為半導(dǎo)體）無導(dǎo)體1．判斷正誤(對(duì)的在括號(hào)內(nèi)打“√”，錯(cuò)的在括號(hào)內(nèi)打“×”。)(1)常溫下，金屬單質(zhì)都以金屬晶體的形式存在

(

)(2)金屬陽離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用，在一定外力作用下，不因形變而消失

(

)(3)金屬晶體的構(gòu)成粒子為金屬原子

(

)(4)同主族金屬元素自上而下，金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)逐漸降低，體現(xiàn)金屬鍵逐漸減弱。

(

)××√√2.金屬晶體的下列性質(zhì)中,不能用金屬晶體結(jié)構(gòu)加以解釋的是(

)A.易導(dǎo)電 B.易導(dǎo)熱C.有延展性 D.易銹蝕3.下列關(guān)于金屬及金屬鍵的說法正確的是(

)A.金屬鍵具有方向性和飽和性B.金屬鍵是金屬陽離子與自由電子之間的相互作用C.金屬導(dǎo)電是因?yàn)樵谕饧与妶鲎饔孟庐a(chǎn)生自由電子D.金屬具有光澤是因?yàn)榻饘訇栯x子吸收并放出可見光DB4.下列關(guān)于金屬鍵的敘述不正確的是(

)A.金屬鍵是金屬陽離子和自由電子間的強(qiáng)烈相互作用,也是一種電性作用B.金屬鍵可以看作是許多原子共用許多電子所形成的強(qiáng)烈的相互作用,所以與共價(jià)鍵類似,也有方向性和飽和性C.金屬鍵是金屬陽離子和自由電子間的相互作用,故金屬鍵無方向性和飽和性D.構(gòu)成金屬鍵的自由電子在整個(gè)金屬內(nèi)部的三維空間中做自由運(yùn)動(dòng)B解析:從構(gòu)成基本粒子的性質(zhì)來看,金屬鍵也是一種電性作用,其特征是無方向性和飽和性。自由電子是由金屬原子提供的,并且在整個(gè)金屬內(nèi)部的三維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng),為整個(gè)金屬的所有陽離子所共用,從這個(gè)角度看,金屬鍵與共價(jià)鍵有類似之處,但二者又有明顯的區(qū)別,如金屬鍵無方向性和飽和性等。規(guī)律總結(jié)金屬鍵沒有方向性與飽和性,金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬離子所帶電荷的多少及離子半徑大小有關(guān),金屬鍵的強(qiáng)弱影響金屬的物理性質(zhì)。5.下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯(cuò)誤的是(

)A.金屬鍵不同于共價(jià)鍵,沒有飽和性和方向性B.金屬鍵中的電子屬于整塊金屬,具有流動(dòng)性C.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D.金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性都與金屬鍵有關(guān)解析:金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的靜電作用,包括靜電引力和靜電斥力。金屬鍵影響物質(zhì)的物理性質(zhì),如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性等。C6.要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔點(diǎn)高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱,而金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬陽離子所帶電荷的多少及半徑大小有關(guān)。由此判斷下列說法正確的是(

)A.金屬鎂的熔點(diǎn)高于金屬鋁B.堿金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)從Li到Cs是逐漸升高的C.金屬鋁的硬度大于金屬鈉D.金屬鎂的硬度小于金屬鈣C解析:鎂離子比鋁離子的半徑大且所帶的電荷少,所以金屬鎂比金屬鋁中的金屬鍵弱,與鋁相比較,鎂的熔點(diǎn)低、硬度小;從Li到Cs,離子的半徑逐漸增大,離子所帶電荷相同,故金屬鍵逐漸減弱,熔點(diǎn)逐漸降低,硬度逐漸減小;因鋁離子的半徑比鈉離子小而所帶電荷多,故金屬鋁比金屬鈉中的金屬鍵強(qiáng),所以金屬鋁比金屬鈉的熔點(diǎn)高、硬度大;因鎂離子的半徑比鈣離子小而所帶電荷與鈣離子相同,故金屬鎂比金屬鈣中的金屬鍵強(qiáng),所以金屬鎂比金屬鈣的熔點(diǎn)高、硬度大。7．下列有關(guān)金屬鍵的敘述中，錯(cuò)誤的是(

)A．金屬鍵沒有飽和性和方向性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)解析:金屬原子脫落下來的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起，故金屬鍵無飽和性和方向性；金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間的強(qiáng)烈作用，既包括金屬陽離子與自由電子之間的靜電吸引作用，也存在金屬陽離子之間及自由電子之間的靜電排斥作用；金屬鍵中的電子屬于整塊金屬；金屬的性質(zhì)及固體的形