第1课时 金属键与金属晶体 离子晶体

金属键金属晶体课件金属键与金属晶体课件一、金属键概述金属键是金属元素之间的化学键，它是金属晶体的基本结构特征。

金属键不同于离子键和共价键，其特点在于电子的自由运动。

在金属晶体中，金属原子通过金属键相互连接，形成具有特定几何形状的晶体结构。

二、金属键的特性1.电子的自由运动：金属键中，金属原子的外层电子脱离原子核的束缚，形成自由电子。

这些自由电子在整个金属晶体中自由运动，为金属提供了良好的导电性和导热性。

2.金属键的强度：金属键的强度较大，金属晶体具有较高的熔点和沸点。

金属键还具有较好的延展性，使金属在外力作用下能够发生塑性变形。

3.金属键的饱和性：金属键具有饱和性，即一个金属原子所能提供的空位数量有限。

当金属原子之间的距离过远时，金属键将断裂，金属晶体将发生断裂。

4.金属键的方向性：金属键具有一定的方向性，使金属晶体具有特定的几何形状。

金属原子的排列方式决定了金属晶体的晶体结构。

三、金属晶体的结构1.金属晶体的类型：根据金属原子排列方式的不同，金属晶体可分为面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方最密堆积（HCP）等类型。

2.金属晶体的晶面和晶向：金属晶体中的晶面和晶向是描述晶体结构的重要参数。

晶面指数（hkl）和晶向指数[uvw]分别表示晶面和晶向在晶体坐标系中的取向。

3.金属晶体的缺陷：金属晶体中的缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。

这些缺陷对金属的物理和化学性质具有重要影响。

四、金属键的应用1.金属材料的制备：金属键是金属材料制备的基础。

通过控制金属原子之间的金属键，可以制备出具有不同性能的金属材料。

2.金属材料的性能优化：通过调控金属晶体中的缺陷，可以优化金属材料的性能，如提高强度、硬度、耐磨性等。

3.金属材料的表面处理：金属材料的表面处理技术，如电镀、喷涂等，基于金属键的作用原理，旨在提高材料的耐腐蚀性、装饰性和功能性。

4.金属基复合材料：金属基复合材料是将金属与其他材料（如陶瓷、塑料等）复合而成的新型材料。

《金属晶体与离子晶体》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解金属晶体和离子晶体的基本观点。

2. 掌握金属键和离子键的形成原理。

3. 能够区分金属晶体和离子晶体，并能够应用所学知识诠释生活中的实例。

二、教学重难点1. 金属键和离子键的形成。

2. 离子晶体的结构和性质。

3. 金属晶体的电子结构和物理性质。

三、教学准备1. 准备PPT课件，包括图片、图表和相关案例。

2. 准备金属晶体和离子晶体的实物样品，如水晶、金属钠等。

3. 准备实验器械，如试管、烧杯等，用于演示金属晶体的导电性实验。

4. 准备一些习题，用于教室练习和测试。

四、教学过程：（一）导入新课1. 回顾金属钠、镁、铝等金属的物理性质，如颜色、状态、光泽、密度等。

2. 引出金属的分类问题，强调金属晶体与离子晶体在结构上的差别。

（二）讲授新课1. 金属晶体的结构（1）介绍金属键观点，强调金属阳离子与自由电子之间的强烈互相作用。

（2）展示不同金属晶体的结构模型，让学生观察并分析其特点。

（3）通过实验展示金属晶体的导电、导热、延展性等性质。

2. 离子晶体的结构（1）介绍离子键观点，强调阴阳离子之间的强烈互相作用。

（2）展示不同离子晶体的结构模型，让学生观察并分析其特点。

（3）通过实验展示离子晶体的一些性质，如硬度、脆性等。

3. 金属晶体与离子晶体的比较（1）比较金属键与离子键的异同点。

（2）分析金属晶体与离子晶体在物理性质上的差别。

4. 离子晶体性质实验（1）展示钠、镁、铝等金属阳离子的水解过程，说明由此引起的化学性质特点。

（2）演示不同类型离子晶体的熔点、沸点等物理性质的比较实验，帮助学生理解晶体类型对物质性质的影响。

（三）小组讨论组织学生分组讨论以下问题：1. 金属晶体与离子晶体在结构上的主要区别是什么？2. 影响金属晶体与离子晶体物理性质的主要因素是什么？3. 如何根据晶体的结构预计物质的性质？（四）教室小结1. 总结金属晶体与离子晶体的结构特点。

《2021-2022学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修2）》第三章晶体结构与性质第三节金属晶体与离子晶体（1）一、金属晶体1、金属键（1）在金属晶体中，原子间以金属键相结合。

（2）成键本质：电子气理论。

金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有金属原子维系在一起，形成像共价晶体一样的“巨分子”。

故金属键的成键粒子为：金属阳离子和自由电子。

【深刻理解】金属键的特征自由电子不属于某个特定的金属阳离子，即每个金属阳离子均可享有所有的自由电子，自由电子在整块金属中自由移动。

因此，金属键既没有方向性也没有饱和性。

（3）金属键的强弱和对金属性质的影响金属键的强度差别很大。

例如，金属钠的熔点较低、硬度较小，而钨是熔点最高的金属、铬是硬度最大的金属，这是由于形成的金属键强弱不同的缘故。

【深度思考】金属键的强弱主要决定于金属元素的原子半径和价电子数。

已知熔点：Na：97.72 °C 、Mg ： 648.9℃、 Al ：660.37℃，请根据化学键理论解释原因。

〔提示〕Na、Mg、Al的原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，熔点逐渐升高。

（4）用电子气理论解释金属的性质：试用“电子气理论”解释金属的下列性质。

①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，但原来的排列方式不变，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，并且电子气没有破坏，所以金属有良好的延展性。

②导电性：金属晶体中的自由电子在电场中定向移动而形成电流，呈现良好的导电性。

③导热性：电子气中的自由电子在运动时频繁与金属原子碰撞，从而引起能量传递，呈现良好的导热性。

二、离子晶体：由阳离子和阴离子相互作用（离子键）而形成的晶体。

1．常见离子晶体的结构6 82．【深度思考】NaCl的熔点为801 ℃，CsCl的熔点为645 ℃，试解释其原因。

〔提示〕Na＋、Cs＋所带电荷一样，但Na＋的半径小于Cs＋的半径，NaCl中离子键强于CsCl中离子键，所以NaCl 的熔点高于CsCl的熔点。

金属晶体与离子晶体第1课时◆教学目标1.知道金属晶体的结构特点。

2.能借助金属晶体模型说明金属晶体中的粒子及其粒子间的相互作用，能从微观的视角来解释金属晶体的导电性、导热性、延展性等宏观性质。

◆教学重难点金属晶体的结构特点与性质之间的关系，运用电子气理论解释金属性质。

◆教学过程一、新课导入回忆所学知识，列举金属的通性有哪些？物理性质：（1）常温下除汞外，均为有金属光泽的固体（2）良好的导电性、导热性（3）良好的延展性，容易发生形变化学性质：容易失电子，变为金属阳离子，具有一定的还原性二、讲授新课一、金属键与金属晶体1. 金属晶体金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。

金属元素电负性较小，电离能也较小，金属原子的（部分）价层电子容易脱离原子核的束缚，在晶体中由各个正离子形成的总势场中比较自由地大范围运动，形成“自由电子”（也称为电子气），这些电子被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。

这便是金属键的本质。

2. 金属键的特点“自由电子”为整个金属所共有，电子与离子的作用形式是电荷吸引，不受方向与距离的影响，导致金属键没有饱和性和方向性。

将同种金属原子看作是半径相等的球，则金属晶体的结构就好像一层一层紧密堆积的球，每一个金属原子的周围有较多的相同原子围绕着。

X 射线衍射实验充分验证了这些事实。

3. 金属等径球堆积模型等径球的堆积模型在宏观世界中就像一些近似圆球的水果的密堆积。

4. 常见的金属晶体的结构Ca、Cu等金属晶体的晶胞具有相似性，都为立方体；除顶点各有一个微粒外，在每个面的中心还各有一个微粒。

Li、Na等金属晶体的晶胞也是立方体，但这种晶胞除了其顶点处各有一个微粒外，在中心还有一个微粒。

Mg、Zn等金属晶体则不同，其晶胞并非立方体或者长方体，底面中棱的夹角不是直角。

【提问】（1）结合上图中辅助线的提示，计算晶胞中含有的原子数，在三种晶胞中，每个原子距离最近且相等的原子数是多少？【讲解】第一种晶胞每个晶胞中含有的原子数= 8 ×1/8 + 6 × 1/2 = 4 个；以顶点的原子为例，距离最近且相等的原子是面心上的原子，一共有三组互相垂直的面，每组面有4个这样的原子，因此每个原子距离最近且相等的原子数是12。

第1课时金属晶体[学习目标定位] 1.进一步熟悉金属晶体的概念和特征，能用金属键理论解释金属晶体的物理性质。

2.知道金属晶体中晶胞的堆积方式。

3.学会关于金属晶体典型计算题目的分析方法。

一、金属晶体及常见金属晶体的结构型式1．金属晶体(1)金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。

(2)金属键是指金属阳离子和自由电子之间的强的相互作用。

(3)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，从而导致金属晶体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．常见金属晶体的结构型式金属晶体可看作是金属原子在三维空间(一层一层地)堆积而成。

其堆积模式有以下四种。

这四种堆积模式又可以根据每一层中金属原子的二维放置方式不同分为两类：非密置层堆积(包括简单立方堆积和体心立方密堆积)，密置层堆积(包括六方最密堆积和面心立方最密堆积)。

填写下表：(1)堆积原理组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理。

这是因为在金属晶体中，金属键没有方向性和饱和性，因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以密堆积方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。

(2)堆积模型例1 下列有关金属晶体的堆积模型的说法正确的是( )A ．金属晶体中的原子在二维空间有三种放置方式B ．金属晶体中非密置层在三维空间可形成两种堆积方式，其配位数都是6C ．镁型堆积和铜型堆积是密置层在三维空间形成的两种堆积方式D ．金属晶体中的原子在三维空间的堆积有多种方式，其空间利用率相同答案 C解析 A 项，金属晶体中的原子在二维空间只有非密置层和密置层两种放置方式；B 项，非密置层在三维空间可形成简单立方堆积和体心立方堆积两种堆积方式，其配位数分别是6和8；D 项，金属晶体中的原子在三维空间有四种堆积方式，其中镁型和铜型堆积的空间利用率较高。

规律总结金属晶体的空间利用率大小关系为简单立方堆积<体心立方密堆积<六方最密堆积＝面心立方最密堆积。