金属键与金属晶体.
金属原子之间的结合方式
金属原子之间的结合方式主要有金属键和金属键晶体两种形式。
金属键是金属原子通过共享电子互相结合的一种强力连接方式。
在金属中，金
属原子的外层电子云自由移动，形成一个电子气。
这些自由移动的电子能够在整个金属晶体中流动，形成了金属的导电性和热导性。
在金属键中，金属原子通过彼此共享外层电子而形成一个电子海。
金属中的原
子失去其外层电子，形成带正电荷的离子核，而这些失去的电子则形成自由电子及电子气。
这些电子能够在整个金属中自由移动，并保持金属结构的稳定。
金属键晶体是金属原子通过金属键结合而形成的晶体。
金属原子之间呈均匀排
列的结构使金属具有可压性和可延展性。
金属键晶体可以通过正交晶胞、体心立方晶胞、面心立方晶胞等晶胞结构来进行描述。
其中，体心立方晶胞和面心立方晶胞结构是比较常见的金属结构。
在金属键晶体中，金属原子通过金属键的共享形成一种由正离子核和自由电子
气组成的网络状结构。
正离子核在晶体中呈现规律排列，并且由共享的电子云包围着。
自由电子气在整个晶体中流动，并使得金属具有导电性和热导性。
不同金属原子之间的结合方式还会受到原子半径、电子云分布及电子结构的影响。
通常情况下，相同金属原子之间的结合力较强，而不同金属原子之间的结合力较弱。
总的来说，金属原子之间的结合方式是由金属键和金属键晶体两种形式组成的。
金属键通过共享电子形成金属的导电性和热导性，而金属键晶体则通过规律的金属结构实现金属的可压性和可延展性。
这些结合方式使金属具有独特的物理和化学性质，并广泛应用于工业和科学领域。
金属键金属晶体课件
金属键金属晶体课件金属键与金属晶体课件一、金属键概述金属键是金属元素之间的化学键，它是金属晶体的基本结构特征。
金属键不同于离子键和共价键，其特点在于电子的自由运动。
在金属晶体中，金属原子通过金属键相互连接，形成具有特定几何形状的晶体结构。
二、金属键的特性1.电子的自由运动：金属键中，金属原子的外层电子脱离原子核的束缚，形成自由电子。
这些自由电子在整个金属晶体中自由运动，为金属提供了良好的导电性和导热性。
2.金属键的强度：金属键的强度较大，金属晶体具有较高的熔点和沸点。
金属键还具有较好的延展性，使金属在外力作用下能够发生塑性变形。
3.金属键的饱和性：金属键具有饱和性，即一个金属原子所能提供的空位数量有限。
当金属原子之间的距离过远时，金属键将断裂，金属晶体将发生断裂。
4.金属键的方向性：金属键具有一定的方向性，使金属晶体具有特定的几何形状。
金属原子的排列方式决定了金属晶体的晶体结构。
三、金属晶体的结构1.金属晶体的类型：根据金属原子排列方式的不同，金属晶体可分为面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方最密堆积（HCP）等类型。
2.金属晶体的晶面和晶向：金属晶体中的晶面和晶向是描述晶体结构的重要参数。
晶面指数（hkl）和晶向指数[uvw]分别表示晶面和晶向在晶体坐标系中的取向。
3.金属晶体的缺陷：金属晶体中的缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。
这些缺陷对金属的物理和化学性质具有重要影响。
四、金属键的应用1.金属材料的制备：金属键是金属材料制备的基础。
通过控制金属原子之间的金属键，可以制备出具有不同性能的金属材料。
2.金属材料的性能优化：通过调控金属晶体中的缺陷，可以优化金属材料的性能，如提高强度、硬度、耐磨性等。
3.金属材料的表面处理：金属材料的表面处理技术，如电镀、喷涂等，基于金属键的作用原理，旨在提高材料的耐腐蚀性、装饰性和功能性。
4.金属基复合材料：金属基复合材料是将金属与其他材料（如陶瓷、塑料等）复合而成的新型材料。
金属键
金属键一、金属键的涵义1定义：金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用所形成的化学健叫金属键。
2强度：金属键的强弱与原子半径、价电子数有关。
原子半径越小，价电子越多，金属键就越强。
3对性质的影响：金属键越强，金属晶体的熔、沸点就越高、硬度就越大。
同一主族从上到下，价电子数相同，原子半径依次增大，金属键依次减弱；同一周期从左到右，价电子数依次增多，原子半径依次减小，金属键依次增强。
4金属晶体：通过金属键所形成的晶体叫做金属晶体。
5金属的原子结构特点(1)自由电子：金属原子的价电子比较少，容易失去价电子变成金属阳离子，这些释放出的电子在整个晶体中可以自由地运动，这些价电子叫做自由电子。
(2)自由电子的特性：价电子不专属某个或某几个金属原子，为整个晶体所有。
“自得自失，互得互失”。
(3)金属晶体的结成：金属阳离子、自由电子。
正因为金属晶体中存在自由电子，所以表现出一些相似的物理性质。
二、对金属物理通性的解释1、金属的物理通性：金属都具有一定的金属光泽、延展性、导电性、导热性，A、金属光泽：大多数金属呈现银白色，是因为自由电子能吸收所有频率的光又立即将它们反射出来。
在粉末状时多显灰色或黑色，如Pt、Ag在粉末时呈黑色，是因为金属粉末表面凹凸不平，光线照射地上面经过多次反射和吸收后，几乎全部被吸收，所以呈黑色。
B、不透明：由于各种波长的光在金属表面都能被自由电子阻挡，所以除极薄的铂片外，金属都不透明。
C、导电性：自由电子在电场作用下作定向移动的结果。
D、导热性：自由电子通过碰撞，把能量从高温部分传到低温部分，从而使整个晶体达到同样的温度。
E、延展性：金属阳离子与自由电子之间的作用不是固定的，所以在外力作用下可以产生相对的滑动，滑动的结果，金属发生了形变，但各层之间的金属键的作用仍然存在，金属并没有断裂，所以大多数金属都有不同程度的延展性。
(说明：如果外力的作用破坏了金属键的作用，金属还是会发生断裂的。
)F如：白金丝拉到直径为1/5000 mm不断裂；金箔可过到厚度为1/10000 mm。
金属键与金属晶体
金属键与金属晶体
[学习目标] 1.认识金属键的本质，掌握金属键的特点与金属某些性质的关系。 2.能用“电子气理论”解释金属具有导电性、导热性和延展性的原因。 3.借助金属晶体等模型认识金属晶体的结构特点。
[重点难点] 1.用金属键解释、比较金属性质的差异。 2.金属晶体的结构特点。
情景引入
55Cs(铯) 28.84 678.4
从锂到铯，价电子数相同，但原子半径依次增大，导致金属键的能量越来越 小，熔沸点也就依次降低。
2．金属晶体熔点的变化规律 (1)金属晶体熔点的变化规律 不同金属晶体，其熔点差别较大。有的熔点很低，如Hg(汞)低至－38.87 ℃ ； 也有的熔点很高，如W(钨)高达3 000 ℃以上。因此，金属晶体的熔点跨度非 常大。 (2)金属键的强弱对金属单质物理性质的影响 金属硬度的大小，熔、沸点的高低与金属键的强弱有关。金属键越强，金属 晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 (3)一般合金的熔点比各组分的熔点低。
知识拓展
金属的光泽 因为固态金属中有“自由电子”，所以当可见光照射到金属表面上时，“自 由电子”能够吸收所有频率的光并迅速释放，使得金属不透明并具有金属光 泽。
导思
思考下列关于金属的几个问题。 (1)含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗？ 提示 不一定。如金属晶体中只有阳离子和自由电子，没有阴离子。 (2)纯铝硬度不大，形成硬铝合金后，硬度很大，金属形成合金后为什么有些 物理性质会发生很大的变化？ 提示 金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，影响了金属的延展性和 硬度。 (3)为什么金属在粉末状态时，失去金属光泽而呈暗灰色或黑色？
面心立方堆积
自我测试
1234
1.下列有关金属晶体的说法不正确的是
①金属晶体是一种“巨分子” √
金属键与金属晶体(2017.2)
面心立方堆积 每个晶胞含原子数：4 配位数：？
面心立方堆积
配位数 12 。
( 同层 6 ， 上下层各 3 )
6
5 顶 1 6 5 4 2 3 顶 心 1 2 顶 4
1
2
3
6 顶
5 4
3
晶胞中原子数目计算：
晶胞中原子数目计算：
顶点：1/8 边： 1/4 面： 1/2 体心：1
金属晶体的原子在二维平面堆积模型
（子在三维空间的堆积
简单立方堆积 :钋（Po） 配位数：6 每个晶胞含原子数：1
体心立方堆积：钠、钾、铬、钼、钨
配位数：8 每个晶胞含原子数：2
金属键 金属晶体
金属晶体的物理性质 导电性、导热性、延展性
一、金属键
金属离子与自由 电子之间强烈的 相互作用，称为 金属键。
二、金属晶体
由于金属键的作用结合形成的晶体，
是金属晶体。
如金属单质
导电性
金属内部有自由移动的电子，在外电场的作 用下，自由电子会发生定向移动，所以金属 具有导电性。
导热性
自由电子运动把能量从高温区域传递到低温 区域。
延展性
金属键没有方向性，金属受外力作用时，各 层金属原子之间仍保持金属键作用。
影响金属键强弱的因素：
金属阳离子所带电荷越多，半径越小，
金属键越强，熔沸点越高，硬度也越大。 如Na、Mg
配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的 微粒个数。 配 位 数： 8
金属键金属晶体
配位数
最近邻原子的数目为8。
致密度
约为68%，空间利用率有所提 高。
面心立方结构
晶格结点
每个晶胞的角上和每个面的中心各有一个原 子。
配位数
最近邻原子的数目为12。
原子半径
比体心立方结构更小。
致密度
高达74%，空间利用率最高。
密排六方结构
晶格结点
每个晶胞的角上和上下底面的中心以及三个侧面的中心各有一个原子。
01
利用纳米金属的高比表面积和催化活性，提高化学反应速率和
选择性。
纳米金属传感器
02
利用纳米金属独特的电学、光学性质，开发高灵敏度、高选择
性的传感器件。
纳米金属生物医学应用
03
研究纳米金属在生物医学领域的应用，如药物输送、生物成像
等。
高性能合金发展趋势
01
02
03
高强度轻质合金
开发具有优异力学性能和 轻量化的合金材料，满足 航空航天等领域的需求。
金属键特性分析
无方向性和饱和性
金属键没有固定的方向，也不存 在饱和性，这是由自由电子在金 属晶体中的自由运动性质决定的 。
宏观特性
金属键导致金属晶体具有光泽、 导电、导热等宏观特性。
典型金属键物质举例
碱金属和碱土金属
如钾、钠、钙等，它们的晶体结构主 要由金属键构成。
过渡金属
合金
由两种或两种以上的金属（或金属与 非金属）经一定方法所合成的具有金 属特性的物质，其内部也主要依赖金 属键结合。
以提高金属的硬度、强度和耐腐蚀性，但同时也会降低金属的导电性和
导热性。
04
金属晶体化学性质及反应类型
氧化还原反应
金属键和金属晶体
高一化学竞赛辅导资料（第9周）知识回顾：金属的物理性质：状态：常温下，除了是液体外，其余都为。
色泽：除了Cu、Au等金属外，大多数金属都是色，且有金属光泽。
其他性质：具有性、性、性。
1.为什么大部分的金属是银白色的？金属的颜色与什么有关？对大多数金属而言，其中的自由电子能吸收所有频率的光，然后很快放出所有频率的光，因而大多数金属呈现钢灰色乃至银白色。
也有少数金属，他们较易吸收某一频率的光，而呈现其互补色。
如金为黄色，铜为赤红色，铋为淡红色，铯为淡黄色，铅为灰蓝色。
当金属是粉末状时为什么一般是黑色的？2. 常见的重金属包括哪些金属？重金属一定有毒吗？我们常说的重金属有毒，会使蛋白质变性，主要指的是重金属离子，而不是重金属的单质。
重金属的离子要达到一定浓度时才会有毒，量很少的时候是没有毒的。
有些重金属离子在很稀的时候，不但没毒，反而对人有益。
3.什么是焰色反应? 金属元素都有焰色反应吗？当某些金属及其化合物在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出。
而放出的光的波长在可见光范围内（波长为400nm～760nm），因而能使火焰呈现颜色。
由于各种原子的结构不同，电子跃迁时能量的变化就不相同，就发出不同波长的光，因而在火焰上呈现不同的颜色。
在化学上，常用来测试某种金属元素是否存在。
同时利用焰色反应，人们在在烟花中有意识地加入特定金属元素，使焰火更加绚丽多彩。
焰色反应是元素的一种物理性质，无论是金属离子或金属原子均能发生焰色反应，它属物理变化过程。
不是所有元素都有特征的焰色。
只有碱金属元素以及钙、锶、钡、铜等少数金属元素才能呈现焰色反应。
竞赛考点：金属键1、金属键的概念：金属晶体中的金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用，自由电子为整个金属所共用，所以金属键没有饱和性和方向性。
金属键与金属晶体
B
C. Li Be Mg D. Li Na Mg
晶体： 具有规则几何外形的固体
晶体的分类： 原子晶体，分子晶体，离子晶体，金属晶体
晶胞： 能够反映晶体结构特征的基本重复单元。
二、金属晶体
金属晶体
晶胞：从晶体中“截取”出来具有代表性的最小 部分。是能够反映晶体结构特征的基本重复单位。
晶胞与晶体 砖块与墙 蜂室与蜂巢
1. 下列生活中的问题，不能用
金属键知识解释的是 （D）
A. 用铁制品做炊具
B. 用金属铝制成导线
C. 用铂金做首饰
D. 铁易生锈
7. 金属键的强弱与金属价电子数的多少有关，
价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的半
径大小也有关，金属阳离子的半径越大，金属
键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是
A. Li Na K B. Na Mg Al
（2）形成 成键微粒: 金属阳离子和自由电子 存 在: 金属单质和合金中
（3）方向性: 无方向性
判断：有阳离子 必须有阴离子吗？
2. 金属的物理性质
具有金属光泽,能导电,导热,具有良好的延 展性,金属的这些共性是有金属晶体中的化学
键和金属原子的堆砌方式所导致的
（1）导电性 （2）导热性 （3）延展性
第一单元
金属键 金属晶体
第一课时
金属键与金属特性
金属元素在周期表中的位置及原子结构特征
大家都知道晶体有固定的几何外形、有固 定的熔点，水、干冰等都属于分子晶体，靠范 德华力结合在一起，金刚石等都是原子晶体， 靠共价键相互结合，那么我们所熟悉的铁、铝 等金属是不是晶体呢？它们又是靠什么作用结 合在一起的呢？
通常情况下，金属原子的部分或全部 外围电子受原子核的束缚比较弱，在金 属晶体内部，它们可以从金属原子上 “脱落”下来的价电子，形成自由流动 的电子。这些电子不是专属于某几个特 定的金属离子，是均匀分布于整个晶体 中。
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阅读课本P33，用金 属键理论作解释
导电性
通常情况下金属晶体内部电子的 运动是自由流动的，但在外加电场的 作用下会定向移动形成电流
导电物质 状态
导电粒子
升温时 导电能力 导电本质
电解质
金属晶体
溶液或熔融液
固态或液态
阴离子和阳离子 自由电子
增强 电解过程
减弱 自由电子的 定向移动
金属的导电性随温度的升高而下降 原因：金属内部主要是金属阳离子和自由电 子,电子可以自由移动,而金属阳离子只能做 很小范围的振动.当温度升高时,阳离子的振 动加剧,对自由电子的定向移动产生了阻碍作 用,故导电能力下降.
共性
小结：
金属晶体与性质的关系
导电性
在金属晶体中，存在许多自由电子，自由电子 在外加电场的作用下，自由电子定向运动，因 而形成电流
导热性
由于金属晶体中自由电子运动时与金属离子
碰撞并把能量从温度高的部分传导温度低的 部分，从而使整块金属达到相同的温度
延展性
由于金属晶体中金属键是没有方向性的，各原 子层之间发生相对滑动以后，仍保持金属键的 作用，因而在一定外力作用下，只发生形变而 不断裂
六方紧密堆积
有时也从其中取三分之一，但它不是六方堆积 的晶胞
第三层的另一种 排列方式，是将球对 准第一层的 2，4，6 位，不同于 AB 两层 的位置，这是 C 层。
12
6
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
第四层再排 A，于是
形成 ABC ABC 三层一
A
个周期。 得到面心立方堆
C
积—A1型。
B
体心立方堆积
探究活动3： 利用小球尝试密致层平面堆积的原子进行空间
紧密堆积的可能的排列。
在一个层中，最紧密的堆积方式，是一个球
与周围 6 个球相切，在中心的周围形成 6 个
凹位，将其算为第一层。
12
6
3
54
第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位。(或对准 2，4，6 位，其情形是一样的)
12
6
3
54
配位数 12 。 ( 同层 6， 上下层各 3 )
A C B A
面心立方紧密堆积的前视图
面心立方堆积
总体结对：角金线属原子面在对三角围线空上间的堆正积六方边式形：
上球相切
球相切
上球相切
边上球均相切
第一单元
金属键 金属晶体
第一时
金属键与金属特性
金属元素在周期表中的位置及原子结构特征
大家都知道晶体有固定的几何外形、有固 定的熔点，水、干冰等都属于分子晶体，靠范 德华力结合在一起，金刚石等都是原子晶体， 靠共价键相互结合，那么我们所熟悉的铁、铝 等金属是不是晶体呢？它们又是靠什么作用结 合在一起的呢？
（4）金属的熔点的影响因素
部分金属的熔点
金属 熔点/℃
Na
Mg
Al
Cr
97.5 650 660 1900
为什么金属晶体熔点差距如此巨大？
结论：
金属晶体内部微粒之间的作用存在差异，即金属 的熔点高低与金属键的强弱有关。
影响金属键的强弱的因素是什么呢？
根据下表的数据，请你总结影响金属键的因素 部分金属的原子半径、原子化热和熔点
金属 原子外围电子排布
原子半径/pm 原子化热/kJ·mol-1
熔点/℃
Na 3s1 186 108.4 97.5
Mg 3s2 160 146.4 650
Al 3s23p1 143.1 326.4
660
Cr 3d54s1 124.9 397.5 1900
影响金属键强弱的因素
（1）金属元素的原子半径-----成反比 （2）单位体积内自由电子的数目-----成正比
通常情况下，金属原子的部分或全部 外围电子受原子核的束缚比较弱，在金 属晶体内部，它们可以从金属原子上 “脱落”下来的价电子，形成自由流动 的电子。这些电子不是专属于某几个特 定的金属离子，是均匀分布于整个晶体 中。
一、金属键与金属的物理性质
1.金属键
（1）定义： 金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。
（2）形成 成键微粒: 金属阳离子和自由电子 存 在: 金属单质和合金中
（3）方向性: 无方向性
判断：有阳离子 必须有阴离子吗？
2. 金属的物理性质
具有金属光泽,能导电,导热,具有良好的延 展性,金属的这些共性是有金属晶体中的化学
键和金属原子的堆砌方式所导致的
（1）导电性 （2）导热性 （3）延展性
一般而言：
金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电 子数目越大，金属键越强，金属晶体的硬度越大， 熔、沸点越高。
试着根据上面的结论，分析一下元素周期表 中同周期、同主族金属元素的熔、沸点、硬 度的变化情况？
问题解决
1.化学键一般有哪些？ 2.构成金属的微粒有哪些？ 3.金属硬度、熔沸点高低受到什么影响？ 4.金属熔化需要克服什么作用力？ 5.哪个物理量来衡量金属键的强弱？ 6.原子化热受哪些因素影响？
1. 下列生活中的问题，不能用
金属键知识解释的是 （D）
A. 用铁制品做炊具
B. 用金属铝制成导线
C. 用铂金做首饰
D. 铁易生锈
7. 金属键的强弱与金属价电子数的多少有关，
价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的半
径大小也有关，金属阳离子的半径越大，金属
键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是
A. Li Na K B. Na Mg Al
金属晶体
金属原子通过金属键形成的晶体称 为金属晶体。主要有三种晶体类型。
探究活动1 金属原子在平面上紧密放置，可有两种排列方式
非密置层
密致层
金属晶体是金属原子在三维空间按一定的规 律堆积而成的
探究活动2 非密置层排列的金属原子，在空间内向上
紧密堆积的可能的排列。
金属原子的空间堆积方式
简单立方堆积
B
C. Li Be Mg D. Li Na Mg
晶体： 具有规则几何外形的固体
晶体的分类： 原子晶体，分子晶体，离子晶体，金属晶体
晶胞： 能够反映晶体结构特征的基本重复单元。
二、金属晶体
金属晶体
晶胞：从晶体中“截取”出来具有代表性的最小 部分。是能够反映晶体结构特征的基本重复单位。
晶胞与晶体 砖块与墙 蜂室与蜂巢
，
12
6
3
54
12
6
3
54
AB
关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有 两种最紧密的堆积方式。
第一种是将球对准第一层的球
下图是A3型六方紧
密堆积的前视图
12
A
6
3
54
B
A
于是每两层形成一个周期，
B
即 AB AB 堆积方式，形成六
A
方紧密堆积---A3型。
配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 )