金属晶体教学案

金属晶体（教学案）

学习目标：

1.理解金属键的含义，能用金属键的电子气理论解释金属的一些物理性质。

2.知道金属晶体的基本堆积方式，了解常见金属晶体的晶胞结构。

学习内容：

一、金属键

1.金属的结构特点：

⑴金属原子的最外层电子比较,第一电离能,容易电子成为金属

离子。

⑵和之间存在较强的作用，从而使金属离子紧密地堆

积在一起。

2.“电子气理论”：

经典的金属键理论叫做“电子气理论”。从金属原子上“脱落”下

来的大量自由电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所

共有。这种与之间的较强作用就

叫做金属键。这种键既没有也没有o

3.金属的物理通性：

一般具有良好的和,有光泽,具有良好的

用金属键的“电子气理论”解释金属的一些物理性质：

⑴金属为什么易导电?

⑵金属为什么易导热?

⑶金属为什么有良好的延展性?

4.金属键的强弱比较方法：

金属键强弱一金属阳离子半径、所带电荷数一金属阳离子电荷数、离子半

径，金属键越强。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,所带的电

荷,自由电子，相互作用就,熔点就会越高。

思考：碱金属单质的熔点顺序为Li>Na>K>Rb>Cs,试用金属晶体结构的知识加以解释。

【注意】由于各种金属原子的性质不同、自由电子的多少不同、金属离子的排列等也不相

同，因此各种金属在熔点、硬度、密度上有比较明显的差别。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℃)o而铁等金属熔点很高

(1535℃)O这是由于金属晶体堆积方式、金属阳离子与自由电子的静电作用不同

而造成的差别。

二、金属晶体的原子堆积模型

1.金属晶体的原子平面堆积模型(把组成金属单质晶体的原子看作是等径圆球)

将等径圆球在一平面上排列，有两种排布方式，按(b)图方式排列，圆球周围剩余空

隙最小，称为密置层；按(a)图方式排列，剩余的空隙较大，称为非密置层。

(a)非密置层(b)密置层

配位数：

*晶体结构的密堆积原理：

由于金属键、离子键、范德华力等没有方向性和饱和性，所以在金属晶体，离子晶体，

和一些分子型晶体中，组成晶体的微粒总是趋向于形成配位数高，空间利用率大的密堆

积结构，由于密堆积方式充分利用空间，从而使体系的势能尽可能降低，结构稳定。为

了研究方便，将晶体中的原子，离子等视为具有一定体积的圆球。

2.金属晶体的原子空间堆积模型

将非密置层一层一层地在三维空间里堆积，有以下两种方式

⑴简单立方堆积(这种堆积方式的空间利用率太低，，只有针采用这种堆积方式)

idUbl/秘

相邻非密置层原干的原干核在同一直线上的堆积为清晰起见,我们使金属原子不相接触,

⑵钾

以便更好地考察这种堆积的晶胞

铜型

金属晶体的四种堆积模型对比

堆积模型采用这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞中粒子数

简单立方Po52%

钾型NaKFe68%

镁型MgZnTi74%

铜型CuAgAu74%

【课堂反馈】

1.金属晶体的形成是因为晶体中存在（）

A.金属离子间的相互作用

B.金属原子间的相互作用

C.金属原子或离子与自由电子间的相互作用

D.自由电子间的相互作用

2.金属能导电的原因是（）

A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱

B.金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动

C.金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动

D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子

3.下列叙述正确的是（）

A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子

B.原子晶体中只含有共价键

C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键

D.分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键

4.金属的下列性质中，不能用金属的电子气理论加以解释的是（）

A.易导电B.易导热C.有延展性D.易锈蚀

5.在核电荷数1〜18的元素中，其单质属于金属晶体的有,

属于分子晶体的有,属于原子晶体的有o

金属导电的原因是,电解质溶液导电的原因

是;金属导电能力随温度升高而,溶液导电

能力随温度升高而o

6.已知某金属为面心立方晶体，其结构如下图甲所示，面心立方晶体的晶胞如下图乙所示。

则该晶胞平均是由___个金属原子组成的。若该金属原子的半径为rm,试求该金属晶体

3

中的晶胞长度，即下图丙中AB的长度为m。该晶胞的体积是mo

你能求该金属的密度吗？

甲乙丙

考点5金属晶体

1.金属晶体的结构

组成粒子：金属阳离子和自由电子作用力：金属键（电子气理论）

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

子所共有。

2.金属物理通性

易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。

3.用“电子气理论”解释金属的物理性质

⑴导电性在金属晶体中，自由电子在外加电场的作用下作定向移动，因而形成电流,

所以金属容易导电。

离子晶体、金属晶体导电的区别:

晶体类型离子晶体金属晶体

导电时的状态水溶液或熔融状态下晶体或熔融状态

导电粒子自由移动的离子自由电子

变化类型化学变化物理变化

⑵导热性当金属某部分受热时，该区域的电子运动加剧，通过碰撞，电子把能量传

递给金属原子或离子。这样能量从温度高的区域传递到温度低的区域，从

而使整块金属达到相同的温度。

⑶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，但不会改

变原来的排列方式，金属键并没有被破坏,所以虽然发生了形变但不会断

裂。因此，金属都有良好的延展性。

4.金属键强弱判断:阳离子所带电荷越多、半径越小，金属键越强

考点6金属晶体的堆积模型

1.金属晶体的原子平面堆积模型（a）非密置层（b）密置层

2.金属晶体的堆积模型

模型1简单立方堆积（P。型）

相邻非密置层原子的原子核在同一条直线上

配位数6每个晶胞含原子数1空间利用率最低

模型2体心立方堆积（钾型）

上层非密置层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中

配位数8每个晶胞含原