《金屬鍵與金屬晶體》參考課件

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1課時金屬鍵與金屬晶體發(fā)

展

目

標(biāo)體

系

構(gòu)

建1.認(rèn)識金屬晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。2.能利用金屬鍵、“電子氣理論”解釋金屬的一些物理性質(zhì)。金屬陽離子合金金屬單質(zhì)自由電子一、金屬鍵1．定義：在金屬單質(zhì)晶體中原子之間以金屬陽離子與自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用。2．成鍵粒子：

和

。3．成鍵條件：

或

?；A(chǔ)知識填充價電子所有金屬原子4．成鍵本質(zhì)電子氣理論：金屬原子脫落下來的

形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子共用，從而把

維系在一起，形成像共價晶體一樣的“巨分子”。自由電子二、金屬晶體1．通過金屬離子與

之間的較強(qiáng)作用形成的單質(zhì)晶體，叫做金屬晶體。當(dāng)金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層就會發(fā)生_____________，但原來的__________不變，彌漫在金屬原子間的__________可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，所以金屬有良好的延展性。相對滑動排列方式電子氣2．用電子氣理論解釋金屬的物理性質(zhì)延展性導(dǎo)電性導(dǎo)熱性在外加電場的作用下，金屬晶體中的自由電子做定向移動而形成電流，呈現(xiàn)良好的導(dǎo)電性。電子氣中的自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞，從而引起兩者能量的交換。微點(diǎn)撥：①溫度越高，金屬的導(dǎo)電能力越弱。②合金的熔、沸點(diǎn)比其各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低。×√×√1．判斷正誤(對的在括號內(nèi)打“√”，錯的在括號內(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。 ()預(yù)習(xí)效果驗(yàn)收2．下列有關(guān)金屬鍵的敘述中，錯誤的是(

)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)B解析

[金屬原子脫落下來的價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)及固體的形成都與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。]3．根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)，判斷下列晶體類型：(1)SiI4：熔點(diǎn)120.5℃，沸點(diǎn)271.5℃，易水解__________。(2)硼：熔點(diǎn)2300℃，沸點(diǎn)2550℃，硬度大___________。(3)硒：熔點(diǎn)217℃，沸點(diǎn)685℃，溶于氯仿___________。(4)銻：熔點(diǎn)630.74℃，沸點(diǎn)1750℃，導(dǎo)電___________。分子晶體共價晶體分子晶體金屬晶體金屬鍵是化學(xué)鍵的一種，主要在金屬中存在。由自由電子及排列成晶格狀的金屬離子之間的靜電作用組合而成。金屬鍵有金屬的很多特性。例如：一般金屬的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)隨金屬鍵的強(qiáng)度而升高。其強(qiáng)弱通常與金屬離子半徑成逆相關(guān)，與金屬內(nèi)部自由電子密度成正相關(guān)。重難點(diǎn)金屬鍵對金屬的物理性質(zhì)的影響(1)含有陽離子的晶體中一定含有陰離子嗎？提示：不一定。如金屬晶體中只有陽離子和自由電子，沒有陰離子，但有陰離子時，一定有陽離子。(2)金屬鍵強(qiáng)弱的影響因素有哪些？提示：由于金屬鍵是產(chǎn)生在自由電子(帶負(fù)電)和金屬陽離子(帶正電)之間的電性作用，所以金屬陽離子電荷越多，半徑越小，則金屬鍵越強(qiáng)。由于堆積方式影響空間利用率，所以它也是金屬鍵強(qiáng)弱的影響因素之一。1．金屬鍵(1)金屬鍵的特征金屬鍵無方向性和飽和性。晶體中的電子不專屬于某一個或幾個特定的金屬陽離子，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。(2)金屬鍵的強(qiáng)弱比較一般來說，金屬鍵的強(qiáng)弱主要取決于金屬元素原子的半徑和價電子數(shù)。原子半徑越大，價電子數(shù)越少，金屬鍵越弱；原子半徑越小，價電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)。(3)金屬鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響①金屬鍵越強(qiáng)，晶體的熔、沸點(diǎn)越高。②金屬鍵越強(qiáng)，晶體的硬度越大。2．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。3．金屬晶體物理特性分析(1)金屬鍵沒有方向性，當(dāng)金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層發(fā)生相對滑動而不會破壞金屬鍵，金屬發(fā)生形變但不會斷裂，故金屬晶體具有良好的延展性。(2)金屬材料有良好的導(dǎo)電性是由于金屬晶體中的自由電子可以在外加電場作用下發(fā)生定向移動。(3)金屬的導(dǎo)熱性是自由電子在運(yùn)動時與金屬原子碰撞而引起能量的交換，從而使能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。1．關(guān)于金屬性質(zhì)和原因的描述不正確的是(

)A．金屬一般具有銀白色光澤，是物理性質(zhì)，與金屬鍵沒有關(guān)系B．金屬具有良好的導(dǎo)電性，是因?yàn)樵诮饘倬w中共享了金屬原子的價電子，形成了“電子氣”，在外加電場的作用下自由電子定向移動便形成了電流，所以金屬易導(dǎo)電C．金屬具有良好的導(dǎo)熱性能，是因?yàn)樽杂呻娮釉谑軣岷螅涌炝诉\(yùn)動速率，自由電子通過與金屬離子發(fā)生碰撞，傳遞了能量D．金屬晶體具有良好的延展性，是因?yàn)榻饘倬w中的原子層可以滑動而不破壞金屬鍵A對點(diǎn)訓(xùn)練解析

[金屬一般具有銀白色的金屬光澤，與金屬鍵密切相關(guān)。由于金屬原子以最緊密堆積狀態(tài)排列，內(nèi)部存在自由電子，所以當(dāng)光輻射到它的表面上時，自由電子可以吸收所有頻率的光，然后很快釋放出各種頻率的光，這就使得絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)銀灰色以至銀白色光澤，故A項(xiàng)錯誤；B、C、D項(xiàng)均正確。]2．要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔、沸點(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．金屬鎂的硬度大于金屬鋁B．堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs是逐漸增大的C．金屬鎂的熔點(diǎn)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的金屬鍵弱，熔、沸點(diǎn)和硬度都??；從Li到Cs，離子的半徑是逐漸增大的，所帶電荷相同，金屬鍵逐漸減弱，熔、沸點(diǎn)和硬度都逐漸減??；因鎂離子的半徑小且所帶電荷多，使金屬鎂比金屬鈉的金屬鍵強(qiáng)，所以金屬鎂比金屬鈉的熔、沸點(diǎn)和硬度都大；因鎂離子的半徑小而所帶電荷相同，使金屬鎂比金屬鈣的金屬鍵強(qiáng)，所以金屬鎂比金屬鈣的熔、沸點(diǎn)和硬度都大。]1．金屬的下列性質(zhì)中和金屬晶體的結(jié)構(gòu)無關(guān)的是(

)A．良好的導(dǎo)電性 B．反應(yīng)中易失電子C．良好的延展性 D．良好的導(dǎo)熱性解析

[金屬的物理性質(zhì)是由金屬晶體結(jié)構(gòu)所決定的，A、C、D三項(xiàng)都是金屬共有的物理性質(zhì)，這些性質(zhì)都是由金屬晶體結(jié)構(gòu)所決定的。B項(xiàng)，金屬易失電子是由金屬原子的結(jié)構(gòu)決定的，和晶體結(jié)構(gòu)無關(guān)。]B隨堂演練2．下列關(guān)于金屬鍵的敘述中，不正確的是(

)A．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子這兩種帶異性電荷的粒子間的強(qiáng)烈相互作用，其實(shí)質(zhì)與離子鍵類似，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，所以與共價鍵類似，也有方向性和飽和性C．金屬鍵是帶異性電荷的金屬陽離子和自由電子間的相互作用，故金屬鍵無飽和性和方向性D．構(gòu)成金屬鍵的自由電子在整個金屬內(nèi)部的三維空間中做自由運(yùn)動B解析

[從基本構(gòu)成粒子的性質(zhì)看，金屬鍵與離子鍵的實(shí)質(zhì)類似，都屬于電性作用，特征都是無方向性和飽和性；自由電子是由金屬原子提供的，并且在整個金屬內(nèi)部的三維空間內(nèi)運(yùn)動，為整個金屬的所有陽離子所共有，從這個角度看，金屬鍵與共價鍵有類似之處，但兩者又有明顯的不同，如金屬鍵無方向性和飽和性。]3．下圖是金屬晶體內(nèi)部電子氣理論圖，電子氣理論可以用來解釋金屬的性質(zhì)，其中正確的是(

)A．金屬能導(dǎo)電是因?yàn)榻饘訇栯x子在外加電場作用下定向移動B．金屬能導(dǎo)熱是因?yàn)樽杂呻娮釉跓嶙饔孟孪嗷ヅ鲎?，從而發(fā)生熱的傳導(dǎo)C．金屬具有延展性是因?yàn)樵谕饬Φ淖饔孟?，金屬陽離子各層間會出現(xiàn)相對滑動，但自由電子可以起到潤滑的作用，使金屬不會斷裂D．合金與純金屬相比，由于增加了不同的金屬或非金屬，使電子數(shù)目增多，所以合金的延展性比純金屬強(qiáng)，硬度比純金屬小C解析

[金屬能導(dǎo)電是因?yàn)樽杂呻娮釉谕饧与妶鲎饔孟露ㄏ蛞苿?，A項(xiàng)錯誤；金屬能導(dǎo)熱是因?yàn)樽杂呻娮釉跓岬淖饔孟屡c金屬陽離子碰撞，從而發(fā)生熱的傳導(dǎo)，B項(xiàng)錯誤；合金與純金屬相比，由于增加了不同的金屬或非金屬，相當(dāng)于填補(bǔ)了金屬陽離子之間的空隙，所以一般情況下合金的延展性比純金屬弱，硬度比純金屬大，D項(xiàng)錯誤。]4．在金屬晶體中，如果金屬原子的價電子數(shù)越多，金屬陽離子的半徑越小，自由電子與金屬陽離子間的作用力越大，金屬的熔點(diǎn)越高。由此判斷下列各組金屬熔點(diǎn)的高低順序，其中正確的是(

)A．Mg＞Al＞Ca B．Al＞Na＞LiC．Al＞Mg＞Ca D．Mg＞Ba＞Al解析

[金屬原子的價電子數(shù)：Al＞Mg＝Ca＝Ba＞Li＝Na，金屬陽離子的半徑：r(Ba2＋)＞r(Ca2＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)＞r(Li＋)，則C正確。]C5.(1)金屬導(dǎo)電靠___________，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電靠________________。(2)根據(jù)下列敘述，判斷一定為金屬晶體的是________(填字母)