第三节 金属晶体
目标与素养：1.了解金属键的含义，能用“电子气理论”解释金属的一些物理性质。(宏观辨识与微观探析)2.了解金属晶体的4种堆积模型。(证据推理与模型认知)3.了解混合晶体石墨的结构与性质。(宏观辨识与微观探析)
一、金属键与金属晶体的性质 1．金属键
(1)概念：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。
(2)成键粒子是金属阳离子和自由电子。 (3)金属键的强弱和对金属性质的影响
①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。原子半径越大、价电子数越少，金属键越弱；反之，金属键越强。
②金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。 2．金属晶体的性质
(1)在金属晶体中，原子间以金属键相结合。
(2)金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。 (3)用电子气理论解释金属的性质
微点拨：①温度越高，金属的导电能力越弱。②合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。
二、金属晶体的原子堆积模型 1．二维平面放置
金属原子在二维平面里放置得到两种方式，配位数分别为4和6，可分别称为非密置层和密置层。
2．三维空间模型
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(1)简单立方堆积：按非密置层(填“密置层”或“非密置层”)方式堆积而成，相邻非密置层原子的原子核在同一直线上的堆积，如图。
(2)体心立方堆积：按非密置层(填“密置层”或“非密置层”)方式堆积而成。将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，并使非密置层的原子稍稍分离，每层均照此堆积，如图。
(3)六方最密堆积和面心立方最密堆积：六方最密堆积和面心立方最密堆积是按照密置层(填“密置层”或“非密置层”)的堆积方式堆积而成，配位数均为12，空间利用率均为74%。
六方最密堆积 按ABABABAB……的方式堆积 三、混合晶体——石墨晶体 1．结构特点——层状结构
(1)同层内，碳原子采用sp杂化，以共价键相结合形成平面六元并环结构。所有碳原子p轨道平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。
(2)层与层之间以范德华力相结合。
2．晶体类型：石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合晶体。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)常温下，金属单质都以金属晶体的形式存在( )
(2)金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失( ) (3)简单立方堆积的原子配位数为8( ) (4)金属晶体的构成粒子为金属原子( ) [答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× 2．金属键的实质是( )
A．自由电子与金属阳离子之间的相互作用 B．金属原子与金属原子间的相互作用 C．金属阳离子与阴离子的吸引力 D．自由电子与金属原子之间的相互作用 [答案] A
2
面心立方最密堆积 按ABCABCABC……的方式堆积 - 2 -
3．金属晶体熔、沸点的高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是( )
A．金属镁的熔点大于金属铝
B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的 C．金属铝的硬度大于金属钠 D．金属镁的硬度小于金属钙 [答案] C
金属晶体的四种堆积模型
1.四种堆积模型比较 堆积模型 采纳这种堆积的典型代表 空间利用率 配位数 晶胞 简单立方堆积 Po(钋) 52% 6 体心立方堆积(bcp) Na、K、Fe 68% 8 六方最密堆积(hcp) Mg、Zn、Ti 74% 12 面心立方最密堆积(ccp) Cu、Ag、Au 74% 12 - 3 -
高中化学 第3章 第3节 金属晶体教案 新人教版选修3
