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1、第三章 晶体结构与性质,第三节金属晶体,Ti,金属样品,一、金属键,1. 金属键：描述金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整个晶体的“电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。,2. 金属晶体,组成粒子：,金属阳离子和自由电子,微粒间作用力：,金属键,金属键强弱判断:阳离子所带电荷多、半径小，金属键强，熔沸点高，硬度大。,金属晶体：,通过金属键作用形成的单质晶体,常温下，绝大多数金属单质和合金都是金属晶体，但汞除外，因汞在常温下呈液态。金属晶体的熔沸点差别较大。,熔化时破坏的作用力：金属键,练习,下列说法错误的是（ ）A、镁
2、的硬度大于铝B、镁的熔沸点低于钙C、镁的硬度大于钾D、钙的熔沸点高于钾,AB,练习,下列四中有关性质的描述，可能是金属晶体的是（ ） A、有分子间作用力结合而成，熔点很低 B、固体或熔融态易导电，熔点较高 C、由共价键结合成网状晶体，熔点很高 D、固体不导电，熔融态也不导电，但溶于水后能导电,B,金属键的成键微粒：金属阳离子和自由电子。存在于金属单质和合金中。 金属键的特征：自由电子可以在整块金属中自由 移动，因此金属键没有方向性和饱和性。,金属键,金属键的本质：“电子气理论”(自由电子理论)金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的“电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。,3
3、. 用“电子气理论”解释金属的一些物理性质,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?,【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。导电性随温度升高而降低。,水溶液或熔融状态下,晶体状态,自由移动的离子,自由电子,比较离子晶体、金属晶体导电的区别：,三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系,1、金属晶体结构与金属导电性的关系,【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
4、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。,2、金属晶体结构与金属导热性的关系,【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？ 金属晶体受外力作用时，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，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，所以在各原子层之间发生相对滑动之后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不断裂，因此，金属有良好的延展性。,3、金属晶体结构与金属延展性的关系,金属的延展性,4、金属晶
5、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。,小结：三种晶体类型与性质的比较,相邻原子之间以共价键相结合而成具有空间网状结构的晶体,共价键,原子,很大,很高,无（硅为半导体）,分子,分子间以范德华力相结合而成的晶体,范德华力,很低,很小,无,通过金属键形成的晶体,金属键,金属阳离子和自由电子,差别较大,差别较大,导体,阅读材料,合金 两种和两种
6、以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，叫做合金，合金属于混合物，对应的固体为金属晶体。 合金的性能：仍保留金属的化学性质，但物理性质改变很大；熔点比各成份金属的都低；强度、硬度比成分金属大；有的抗腐蚀能力强；导电性比成分金属差。,纯金属和合金的结构不同,练习,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
7、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,C,B,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，不含有其他化学键为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低，而卤素单质的熔沸点从上到下却升高？,B,练习,一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅
8、、电极、铅笔芯等。,知识拓展石墨,石墨是层状结构的混合型晶体,石墨,石墨为什么很软？ 石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。 石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？ 石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大键），故熔沸点很高。,石墨能导电的原因：,这是因为石墨晶体中存在自由电子，可以在整个碳原子的平面上运动，但是电子不能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石墨能导电，并且沿层的平行方向导电性强。这也是晶体各向异性的表现。,石墨中微粒间的作用： 碳原子间存在共价键和金属键，层与层之间存在范德华力,石墨属于哪类晶体？ 石墨为混合键型晶体,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,最活泼的金属是-,铯,最稳定的金属是-,金,延性最好的金属是-,铂,展性最好的金属是-,金,
