第三節(jié)金屬晶體

第1課時金屬鍵、金屬晶體的原子堆積模型

［目標要求］1.掌握金屬鍵的含義和金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點。2.能用金屬鍵理論解釋金屬

的?些物理性質(zhì)。3.掌握金屬晶體的原子堆積模型的分類及結(jié)構(gòu)特點。

基礎(chǔ)落實?

一、金屬鍵

1.本質(zhì)

描述金屬鍵本質(zhì)的最筒單理論是“理論”,該理論把金屬犍描述為金屬原子脫

落下來的形成遍布整塊晶體的“”，被所有原子所共用，從而把所有

金屬原子維系在一起。

2.金屬晶體

在金屬單質(zhì)的晶體中，原子之間以相4結(jié)合，構(gòu)成金屬晶體的粒子是—和

3.金屬鍵的強度差別，例如，金屬鈉的熔點較低，硬度較小，而鋁是熔點最

高的金屬，這是由于不同的緣故。一般來說,金屬的

越小，金屬鍵越強，金屬的越多，金屬鍵越強。

4.金屬材料有良好的延展性，由于金屬鍵方向性，當金屬受到外力作用時，

而不會破壞金屬鍵；金屬材料有良好的導(dǎo)電性是由

于金屬晶體中的發(fā)生定向移動；金屬的熱導(dǎo)率

隨溫度升高而降低是由于在熱的作用下，頻繁碰撞，阻礙了

_____________________的傳遞。

二、金屬晶體的原子堆積模型

金屬原子在二維平面里有兩種排列方式，一種是“”（填“密置層”或

“非密

置層”），其配位數(shù)為;另一種是（填“密置層”或“非密置層”），

其配位數(shù)為—。金屬晶體可看作是金屬原子在_______空間中堆積而成，有如下基本模式：

1.簡單立方堆積

是按“”（填“密置層”或“非密置層”）方式堆積而成，其空間利用率

，晶胞構(gòu)成：一個立方體，個原子，如O

2.體心立方堆積

是按（填“密置層”或“非密置層”）方式堆積而成，晶胞構(gòu)成一

立方，個原子，如堿金屬。

3.六方最密堆積和面心立方最密堆積

六方最密堆積和面心立方最密堆積是按照（填“密置層”或“非密置

層”）的堆積方式堆積而成，配位數(shù)均為—，空間利用率均為o

六方最密堆積:按方式堆積;面心立方最密堆積:按

方式堆積。

三、石墨一一混合晶體

1.結(jié)構(gòu)特點一一層狀結(jié)構(gòu)

（1）同層內(nèi)，碳原子采用雜化，以相結(jié)合，形成

平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所有碳原子的2P軌道平行且相互重疊，p電子可在整個平面中運動。

（2）層與層之間以。

2.晶體類型

石墨晶體中，既有,又有和，屬于

課堂練習(xí)?

1.金屬的下列性質(zhì)中，不能用晶體結(jié)構(gòu)加以解釋的是（）

A.易導(dǎo)電B.易導(dǎo)熱C.有延展性D,易銹蝕

2.在金屬晶體中，如果金屬原子的價電子數(shù)越多，原子半徑越小，自由電子與金屬陽

離子間的作用力就越大，金屬的熔、沸點就越高。則下列各組金屬熔、沸點的高低順序，排

列正確的是（）

A.Mg>Al>CaB.Al>Na>Li

C.Al>Mg>CaD.Mg>Ba>Al

3.

右圖是金屬鋁晶體中的一個晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖，它是一種體心立方結(jié)構(gòu)。實驗測得金屬

鴿的密度為19.30g-cm-3,鋁的相對原子質(zhì)量是183.9o假設(shè)金屬為原子為等徑剛性球,

試完成下列問題：

（1）每一個晶胞中分攤到________個鋁原子。

⑵計算晶胞的邊長外

（3）計算鋁的原子半徑N提示：只有體對角線上的各個球才是彼此接觸的）。

課時作業(yè)?

【練基礎(chǔ)落實】

知識點1金屬鍵和金屬晶體

1.金屬晶體的形成是因為晶體中存在（）

A.脫落價電子后的金屬離子間的相互作用

B.金屬原子間的相互作用

C.脫落了價電子的金屬離子與脫落的價電子間的相互作用

D.金屬原子與價電子間的相互作用

2.下列有關(guān)化學(xué)鍵、氫鍵和范德華力的敘述中，不正確的是（）

A.金屬鍵是金屬離子與“電子氣”之間的較強作用，金屬鍵無方向性和飽和性

B.共價鍵是原子之間通過共用電子對形成的化學(xué)犍，共價鍵有方向性和飽和性

C.范德華力是分子間存在的一種作用力，分子的極性越大，范德華力越大

【）.氫鍵不是化學(xué)鍵，而是分子間的一種作用力，所以氫鍵只存在于分子與分子之間

知識點2金屬晶體的物理特性

3.金屬晶體的特征是（）

A.熔點都很高B.熔點都很低

C.都很硬I）.都有導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性

4.某物質(zhì)熔融狀態(tài)可導(dǎo)電，固態(tài)可導(dǎo)電，將其投入水中，水溶液也可導(dǎo)電，則可推測

該物質(zhì)可能是（）

A.金屬B.非金屬

C.可溶性堿I）.可溶性鹽

5.金屬能導(dǎo)電的原因是（）

A.金屬晶體中的金屬陽離子與自由電子間的作用較弱

B.金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動

C.金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動

D.金屬晶體在外加電場作用下可失去電子

知識點3金屬晶體的原子堆積模型

6.下列有關(guān)金屬晶體的說法中不正確的是（）

A.金屬晶體是一種“巨分子”

B.“電子氣”為所有原子所共有

C.簡單立方堆積的空間利用率最低

D.體心立方堆積的空間利用率最高

7.金屬原子在二維空間里的放置有如圖所示的兩種方式，下列說法中正確的是（）

A.圖a為非密置層，配位數(shù)為6

B.圖b為密置層，配位數(shù)為4

C.圖a在三堆空間里堆積可得六方最密堆枳和面心立方最密堆積

D.圖b在三維空間里堆枳僅得簡單立方堆枳

【練方法技巧】

金屬晶體熔、沸點高低的比較方法

8.要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體熔、沸點高低和硬度大小一般

取決于金屬鍵的強弱，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)。由此判斷卜

列說法正確的是（）

A.金屬鎂的熔點大于金屬鋁

B.堿金屬單質(zhì)的熔、沸點從Li到Cs是逐漸增大的

C.金屬鋁的硬度大于金屬鈉

D.金屬鎂的硬度小于金屬鈣

9.下列各組物質(zhì)中，按熔點由低到高的順序排列正確的是（）

①。、、、、、、、

212Hg②COKClsSiO2③NaKRb@NaMgAl

A.①③B.①④C.②③D.②④

金屬晶胞有關(guān)計算的技巧

10.晶胞即晶體的最小重亞單元。己知鐵為面心立方晶體，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖I所示，面

心立方的晶胞結(jié)構(gòu)特征如圖II所示。若鐵原子的半徑為1.27X107m,試求鐵的晶胞邊長,

即圖IH中AB的長度為%

11.(1)如圖所示為二維平面晶體示意圖，表示化學(xué)式為AX：,的是

(D②

(2)下圖為一個金屬銅的晶胞，請完成以下各題。

①該晶胞“實際”擁有的銅原子數(shù)是________個。

②該晶胞稱為________(填序號)。

A.六方晶胞B.體心立方晶胞

C.面心立方晶胞D.簡單立方晶胞

③此晶胞立方體的邊長為acm,Cu的相對原子質(zhì)量為64g-mol-1,金屬銅的密度為

Pg-cm-3,則阿伏加德羅常數(shù)為________(用&、夕表示)。

第三節(jié)金屬晶體

第1課時金屬鍵、金屬晶體的原子堆積模型

基礎(chǔ)落實

、

1.電子氣價電子電子氣

2.金屬鍵金屬陽離子自由電子

3.很大形成的金屬鍵強弱原子半徑價電子數(shù)

4.沒有晶體中的各原子層發(fā)生相對滑動自由電子可以在外加電場作用下自由電

子與金屬原子

自由電子對能量

密置層6非密置層4三維

1.非密置層比較低1針（P。）

2.非密置層體心2

3.密置層1274%ABABAB-ABCABC……

1.（Dsp2共價鍵正六邊形（2）范德華力相結(jié)合

2.共價鍵金屬鍵范德華力混合晶體

課堂練習(xí)

1.I）［金屬的晶體結(jié)構(gòu)只能解釋金屬有金屬光澤、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性、硬度、

熔點等物理性質(zhì)，是否容易生銹是金屬的化學(xué)性質(zhì)，只能用金屬的原子結(jié)構(gòu)加以解釋。］

2.C

3.（1）2（2）3.16X10-8cm（3）1.37X10-8cm

解析（1）正確應(yīng)用均攤法確定一個晶胞中包含的各粒子的數(shù)目。

⑵應(yīng)用基本關(guān)系式：也先求出晶胞的體積，然后根據(jù)夕=及計算晶胞的邊長。

Px

課時作業(yè)

1.C

2.D［氫鍵是一種分子間作用力，比范德華力強，但是比化學(xué)鍵要弱。氫鍵既可以存

在于分子間（如水、乙醇、甲醇、液氨等），乂可以存在于分子內(nèi)（如），所以

應(yīng)選擇D項。］

3.D4.A

5.B［根據(jù)電子氣理論，電子是屬于整個晶體的，在外加電場作用下，發(fā)生了定向移

動從而導(dǎo)電，故B項正確：有的金屬中金屬鍵較強，但依然導(dǎo)電，故A項錯誤；金屬導(dǎo)電是

靠自由電子的定向移動，而不是金屬陽離子發(fā)生定向移動，故C項錯誤；金屬導(dǎo)電是物理變

化，而不是失去電子的化學(xué)變化，故D項錯誤。］

6.D［根據(jù)金屬晶體的電子氣理論，選項A、B都是正確的,金屬晶體的堆積方式中空

間利用率分別是：簡單立方堆積52%,體心立方堆積68%,面心立方最密堆積和六方最密堆

積均為74機因此簡單立方堆積的空間利用率最低，六方最密堆積和面心立方最密堆積的空

間利用率最高。］

7.C［金屬原子在二維空間里有兩種排列方式，一種是密置層排列，一種是非密置層

排列。密置層排列的空間利用率高，原子的配位數(shù)為6,非密置層的配位數(shù)較密置層小，為

4o由此可知，上圖中a為密置層，b為非密置層。密置層在三維空間堆積可得到六方最密

堆積和面心立方最密堆積兩種堆積模型，非密置層在三維空間堆積可得簡單立方堆積和體心

立方堆積兩種堆積模型。所以，只有C選項正確。］