金属晶体金属键堆积方式(市级公开课1)

分子的密堆积(与CO2分子距离最近的 CO2分子共有12个 )干冰的晶体结构图

金刚石的晶体结构示意图109º 28´

共价键

①金刚石中每个C原子以sp3杂化，分别与4个 相邻的C 原子形成4个σ 键，故键角为 109°28′,每个C原子的配位数为4; ②每个C原子均可与相邻的4个C构成实心的正 四面体，向空间无限延伸得到立体网状的金刚 石晶体，在一个小正四面体中平均含有 1+4×1/4 =2个碳原子； ③在金刚石中最小的环是六元环，1个环中平 均含有6×1/12=1/2个C原子，含C-C键数为 6×1/6=1; ④金刚石的晶胞中含有C原子为8个，内含4个 小正四面体，含有C-C键数为16。

二氧化硅晶体结构示意图Si O109º 28´

180º

共价键

①二氧化硅中Si原子均以sp3杂化，分别 与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子 成键； ②晶体中的最小环为十二元环，其中有6 个Si原子和6个O原子，含有12个Si-O键； 每个Si原子被12个十二元环共有，每个O原 子被6个十二元环共有，每个Si-O键被6个 十二元环共有；每个十二元环所拥有的Si 原子数为6×1/12=1/2,拥有的O原子数为 6×1/6=1,拥有的Si-O键数为12×1/6=2, 则Si原子数与O原子数之比为1:2。

【总结】非金属单质是原子晶体还是分子晶体的 判断方法 (1)依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断： 原子晶体的粒子是原子，质点间的作用是共价键； 分子晶体的粒子是分子，质点间的作用是范德华力。 (2)记忆常见的、典型的原子晶体。 (3)依据晶体的熔点判断：原子晶体熔、沸点高， 常在1000℃以上；分子晶体熔、沸点低，常在数百 度以下至很低的温度。 (4)依据导电性判断：分子晶体为非导体，但部 分分子晶体溶于水后能导电；原子晶体多数为非导 体，但晶体硅、晶体锗是半导体。 (5)依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大， 分子晶体硬度小且较脆。

修高 3二 )化 第学 三( 章选

第三节

金属晶体

Ti

金属样品

Ti

1、金属共同的物理性质容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。

金属为什么具有这些共同性质呢? 2、金属的结构

㈠、金属键(1)定义： 金属离子和自由电子之间的相互作用。 (2)成键微粒: 金属阳离子和自由电子 (3)键的存在: 金属单质和合金中 (4)方向性: 无方向性 (5)键的本质: 电子气理论金属原子脱落下来的价电子形成遍布整晶体 的“电子气”,被所有原子所共用，从而把所有 的金属原子维系在一起。

(6)键的强弱:阳离子半径；所带电荷阳离子所带电荷多、半径小----金属键 强，熔沸点高

㈡、金属晶体：概念：金属阳离子和自由电子通过金属键作 用形成的晶体 组成粒子：金

属阳离子和自由电子 作用力：金属离子和自由电子之间的较强作 用—— 金属键(电子气理论)

3、金属晶体的结构与金属性质的内在联系

⑴、金属晶体结构与金属导电性的关系【讨论1】 金属为什么易导电？

在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由 电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件 下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以 金属容易导电。

比较离子体导电与金属晶体导电的区别：导电物质 离子晶体 溶液或熔融液 阴离子和阳离子 增强 金属晶体 固态或液态 自由电子 减弱

导电时的状态导电粒子 升温时 导电能力

⑵、金属晶体结构与金属导热性的关系【讨论2】金属为什么易导热？

自由电子在运动时经常与金属离子碰撞， 引起两者能量的交换。当金属某部分受热时， 那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加 快，通过碰撞，把能量传给金属离子。金属容易导热，是由于自由电子运动时与 金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度 低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。

⑶、金属晶体结构与金属延展性的关系【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？

原子晶体受外力作用时，原子间的位移必 然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型， 无延展性。而金属晶体中由于金属离子与自 由电子间的相互作用没有方向性，各原子层 之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互 作用，因而即使在外力作用下，发生形变也 不易断裂。

金属的延展性

外力

自由电子

金属离子

⑷、金属晶体结构具有金属光泽和颜 色 由于自由电子可吸收所有频率的光，然后 很快释放出各种频率的光，因此绝大多数 金属具有银白色或钢灰色光泽。而某些金 属(如铜、金、铯、铅等)由于较易吸收 某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。 当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向 杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐 射不出去，所以成黑色。

4.金属晶体熔点变化规律⑴金属晶体熔点变化较大与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子之间 的金属键的强弱有密切关系.

⑵一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定：金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多，金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大。 如：K ﹤ ﹤ Mg ﹤Al Na Li﹥ Na ﹥ K ﹥ Rb ﹥ Cs 熔点最低的金属：汞(常温时成液态)

熔点很高的金属：钨(3410℃)铁的熔点：1535 ℃

资 料

金属之最熔点最低的金属是-------- 汞 熔点最高的金属是-------- 钨 密度最小的金属是-------- 锂 密度最大的金属是-------- 锇 硬度最小的

金属是-------- 铯 硬度最大的金属是-------- 铬 延性最好的金属是-------- 铂 展性最好的金属是-------- 金 最活泼的金属是----------铯

最稳定的金属是----------金

练习1.金属晶体的形成是因为晶体中存在( C ) A.金属离子间的相互作用 B.金属原子间的相互作用 C.金属离子与自由电子间的相互作用 D.金属原子与自由电子间的相互作用 2.金属能导电的原因是( B) 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( B) 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.离子化合物中只含有离子键，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.下列有关金属键的叙述错误的是 ( B ) A.金属键没有方向性 B.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强 烈的静电吸引作用 C.金属键中的电子属于整块金属 D.金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关

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