化学金属晶体教案

金属原子半径增大，金属键变弱，键能减小；同周期元素，随着核电荷数的增加，金属原子半径减小，金属键增强，键能增大，物质的熔沸点升高。

［板书］5、影响因素：金属元素的原子半径和单位体积内自由电子的数目及所带电荷的多少

［强调］金属晶体是以金属键为基本作用力的晶体。由金属键结合成的金属是大分子。

［板书］二、电子气理论及其对金属通性的解释1．电子气理论

［讲］经典的金属键理论叫做“电子气理论”。它把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。

［投影］

［讲］在金属晶体中，自由电子不专属于某几个特定的金属离子，它们几乎均匀地分布在整个晶体中，被许多金属离子所共有。金属离子的运动状态是在一定范围内振内，而不是自由移动。

［讲］当向金属晶体中掺人不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺人了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变，这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的一种

比较粗浅的解释。

［讲］纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整。而合金中加入了其他元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。因此合金比纯金属延展性要差。

［讲］金属晶体的熔点变化差别很大。如Hg在常温下为液态，熔点低而Fe等金属熔点高，这是由于金属晶体密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同造成的。

［板书］(4)熔沸点

［讲］金属键的强弱与离子半径、离子电荷有关。离子半径越小，离子所带的电荷越多，则金属键越强，金属的熔点沸点高，硬度越大。同周期的金属单质，从左到右点升高，硬度增大；同主族的金属单质，从上至下熔沸点降低，硬度减小。一般地，合金的熔沸点比其他各成分金属的熔沸点低。

［板书］(5)颜色

教案

[讲]金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上(即二维空间里)，可有两种方式，如图3—22所示。

[投影]金属原子在平面上的的两种放置方式：

[讲]金属原子在二维平面里放置得到的两种方式，配位数分别为4和6，可分别称为非密置层和密置层。[交流探究]动手：将直径相等的圆球放置在平面上，使球面紧密接触，除上面两种方式外，还有没有第三种方式?你不妨用实物(如用中药丸的蜡壳或玻璃球等)自己动手试一试。

［汇报］取16个直径相等的球体，在平面上排成一正方形，每排都有4个球体。在这种放置方式中，每个球体周围都有4个球体与其紧密接触，得到配位数与其紧密接触，得到配位数为4的试，称为非密置层放置。

同样取16个球体，在平面上也排成4排，第二排球体排在第一排球体的间隙中，每排均照此方式排列。在这种放置方式中，每个球体周围都有6个球体与其紧密接触，得到配位数为6的放置方式，称为密置层放置。

[过渡]金属晶体可看成金属原子在三维空间中堆积而成。金属原子堆积有如下4种基本模式。

[投影][讲]不难理解，这种堆积方式形成的晶胞是一个立方体，每个晶胞含1个原子，被称为简单立方堆积。这种堆积方式的空间利用率太低，只有金属钋(Po)采取这种堆积方式。

[板书] 2、简单立方堆积：晶胞：一个立方体，1个原子，如金属钋(Po)。

[投影]

[讲]非密置层的另一种堆积方式是将上层金属原子填人下层的金属原子形成的凹穴中，每层均照此堆积，如图3—24所示。

[设问]与立方堆积相比空间利用率那一个高？

[板书] 3、钾型：晶胞：体心立方，两个原子。如碱金属。

［思考与交流］钾型晶胞是立文体。想一想，如果原来的非密置层上的原子保持紧密接触，立方体中心能

[板书] 镁型：按ABABABAB……方式堆积；铜型：ABCADCABC……方式堆积；

配位数均为12，空间利用率均为74％。［投影小结］空间利用率的计算

1.空间占有率

等径球两种最密堆积具有相同的堆积密度，晶胞中圆球体积与晶胞体积之比称空间占有率，六方最密堆积（hcp）与立方最密堆积（）空间占有率均为74.05％。

设圆半径为R，晶胞棱长为a 角线长则

立方面心晶胞中含

:

体对角线长为

体心立方晶胞含2个球

0 1/2 1/2；1/2 0 1/2；1/2 1/20。

等径圆球的最紧密堆积方式，在维持每个球的周立方体对角线＝

四面体边长= a'；

所谓官堆积结构是指在无方向性的金属键、子键和分子间作用力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微粒总是趋向于相互配位数高、