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3.1《金属键 金属晶体》教学案（共15套）

  • ※基本信息※
    • 资料类型：教(学)案
    • 教材版本：不限
    • 适用学校：不限
    • 所需点数：1点
    • 资料来源：收集
    • 资料作者：
    • 资料大小：3.34MB
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    • 更新时间：2018-09-21 15:24:26
    • 上传时间：2018-09-21 15:25:10
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  • ※资料简介※

  • 3.1 金属键 金属晶体
    知识回顾
        通过必修课的学习，我们已经学习了金属元素，以及它们的物理性质和化学性质，下面回顾一下金属元素在元素周期表中的位置及原子结构特征：目前元素周期表中排列的112种元素中，金属元素有90种，约占4/5，非金属元素有22种。金属元素在周期表中位于左下方，大多数金属元素原子最外层只有1—3个电子，某些金属（Sn、Pb、Bi）等最外层虽然有4—5个电子，但它们的电子数较多，原子半径较大，原子核对核外电子的吸引力较小，容易失去电子，在化学反应中，金属元素原子只能失去电子，不能得到电子，即金属元素在化合物中只显正价，不显负价；金属单质只有还原性，没有氧化性等。金属制品在生产、生活中随处可见，在各个领域发挥着各式各样的作用，如钢铁、铝合金等。
        铝合金主要用于建筑业和包装业；金和它的合金几乎能达到各种电子元件对稳定性、导电性、韧性、延展性等的要求；银在有机合成、能源开发、材料制造等方面的应用越来越被重视；铜具有良好的导电性、导热性，在电气和电子工业中主要用于制造电线、通迅电缆等；另外一些新的金属材料相继被开发出来并应用于工、农业生产和高科技领域。
    疏导引导
    知识点1：金属键
    1.定义：金属离子与自由电子之间的强烈的相互作用，称为金属键。
    2.形成过程：金属原子的部分或全部外层（一般指最外层或次外层）电子因受原子核的束缚较弱，从原子上“脱落”下来，形成自由移动的电子，金属原子失去电子后形成金属离子，这样金属离子与自由电子之间就存在强烈的相互作用。金属键存在于金属单质或合金中。
    3.强弱的衡量标准：金属的原子化热是指1 mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量。
    4.影响因素：金属元素的原子半径及单位体积内自由电子的数目；一般金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电子的数目越大，金属键越强。
    5.对物理性质的影响：通常，金属键越强，金属晶体的硬度越大，熔沸点越高。
    知识点2：金属的物理性质
    1.金属都具有金属光泽、导电性、延展性等，造成它们共性的原因是金属晶体中的金属键和金属原子的堆砌方式。
    2.导电性：在外加电场作用下，金属内部自由电子的运动由杂乱无章变为定向运动，从而形成电流；金属导电的微粒是电子，离子晶体熔化或溶于水后导电的微粒是阳离子和阴离子；金属导电过程不会生成新物质，属物理变化，而电解质导电的同时要在阴阳两极生成新物质，属化学变化，二者导电本质是不同的。
    3.导热性：金属受热时，自由电子与金属离子的碰撞频率加快，运动过程中把能量从温度高的区域传到温度低的区域，使整块金属都达到同样的温度。
    导电性好的金属导热性也好，常见金属导电导热能力大小比较（由大到小顺序）Ag＞Cu＞Au＞Al＞Zn＞Pt＞Sn＞Fe＞Pb＞Hg。
    4.延展性：金属有延展性，可以抽成细丝，例如最细的白金丝直径不过 mm。金属又有展性，可以压成薄片，例如最薄的金箔只有 mm厚。当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，滑动以后，各层之间仍保持着这种相互作用，不会导致断裂，一般金属具较好的延展性。注意有少数金属，如锑、锇、锰等性质较脆，没有延展性，延展性最好的金属是金。
    知识点3：金属晶体的结构
    1.晶胞：能够反映晶体结构特征的基本重复单位。晶体是晶胞按其周期性在空间重复排列而成的，晶胞一定是一个平行六面体，但其三条边的长度不一定相等，也不一定相互垂直，晶胞的形状和大小由具体晶体的结构所决定。
    2.金属原子的紧密堆积：紧密堆积的意思就是质点之间的作用力，使质点间尽可能地相互接近，使它们占有最小的空间。如果把金属原子视为球体，则金属晶体的紧密堆积有三种方式并分别对应着三种不同类型的晶胞。
    （1）六方堆积类型：常见金属如镁、锌、钛，配位数为12。
    （2）面心立方堆积类型：常见金属如金、银、铜、铝，配位数为12。
    （3）体心立方堆积：常见金属如钠、钾、铬、钼。
    3.晶胞中原子的个数
    （1）六方晶胞：在六方体顶点的金属原子为6个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的金属原子属于该晶胞。
    六方晶胞中金属原子数为： =6。
    （2）面心立方晶胞：在立方体顶点的金属原子为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。
    面心立方晶胞中金属原子数为： =4。
    （3）体心立方晶胞：在立方体顶点的金属原子为8个晶胞共有，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。
    体心立方晶胞中金属原子数为： =2。
    知识点4：合金的组成和性质
    1.合金：把两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
    在日常生产和生活中，我们所见到的金属制品大多数并不是由纯的某种金属制成的，例如，不锈钢是铁、铬、镍的合金；钢是铁和碳的合金等。
    2.形成合金金属与合金性质的关系
    （1）当两种金属元素的电负性、化学性质和原子半径相差不大时，形成的合金称为金属固熔体，如铜、镍、银、金合金。这类合金的强度和硬度一般都比组成它的各成分金属的强度和硬度大。
    （2）当两种金属元素的电负性或原子大小相差较大时，形成的合金称为金属化合物，如Ag3Al、CuZn3合金。这类合金通常具有较高的熔点、较大的强度、较高的硬度和耐磨性，但塑性和韧性较低。
     

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