第一篇：【鼎尖教案】高中化學(xué)(大綱版)第三冊(cè) 第一單元 晶體的類型與性質(zhì) 第一節(jié)離子晶體、分子晶體和原子晶體(

第二課時(shí)

［引言］上一課我們學(xué)習(xí)了離子晶體。離子晶體由陰、陽(yáng)離子通過(guò)離子鍵在空間規(guī)則排列而成。由于離子間存在著較強(qiáng)的離子鍵，使離子晶體表現(xiàn)出硬度較大，熔、沸點(diǎn)較高等性質(zhì)特點(diǎn)，如NaCl和CsCl晶體，與之相比，請(qǐng)看下列晶體。

［多媒體展示］碘晶體、萘的晶體、二氧化碳的晶體、雪花晶體、冰晶。

［講述］屏幕顯示的碘的晶體，萘的晶體、二氧化碳的晶體均有易升華的特點(diǎn)，而雪花晶體、冰晶較易熔化，進(jìn)而汽化。由此可知，這些晶體并無(wú)離子晶體較高的熔、沸點(diǎn)。它們是本節(jié)將要學(xué)習(xí)的另一類晶體。

［板書］

二、分子晶體 ［引導(dǎo)］請(qǐng)同學(xué)們參照離子晶體的分析方法，首先思考構(gòu)成分子晶體的粒子及粒子間的作用力是什么？

［學(xué)生活動(dòng)］ ［板書］

1.概念：分子間以分子間作用力相結(jié)合而形成的晶體叫分子晶體。

［講述］任何分子之間都存在分子間作用力。稀有氣體，不少非金屬單質(zhì)（如H2、N2、O2、Cl2、I2等）和化合物（如H2O、HX、NH3、CH4、CO2等及大量有機(jī)分子）在常溫下是氣體、易揮發(fā)的液體或易熔化易升化的固體，處于氣體和液體的分子在降溫凝聚時(shí)可通過(guò)分子間作用力而聚集在一起，形成分子晶體。分子晶體的特點(diǎn)是分子依靠分子間作用力整齊地排列在晶體中。

［模型展示］干冰及其晶體結(jié)構(gòu)模型。

［講解］此為干冰晶體的一個(gè)晶胞，由此晶胞向空間規(guī)則、重復(fù)地排列即可形成二氧化碳的晶體，同學(xué)們仔細(xì)觀察干冰晶胞的結(jié)構(gòu)，分析分子的排列和取向。

［學(xué)生活動(dòng)］觀察、分析 ［小結(jié)］干冰晶胞呈立方面心結(jié)構(gòu)，其中八個(gè)頂角上排列著取向相同的8個(gè)二氧化碳分子，三組平行面的面心上各有一個(gè)二氧化碳分子，而且每組相對(duì)的分子排列取向也相同。由此可知，晶體中分子排列有一定的取向。那么，與離子晶體相比，則有，離子晶體中離子有陰陽(yáng)之分，而分子晶體中分子有取向之分。其實(shí)分子晶體比離子晶體更為復(fù)雜些。

［思考］

1.屬于一個(gè)干冰晶胞中的二氧化碳分子有幾個(gè)？（8×

11+6×=4個(gè)）822.在干冰晶體中，設(shè)立方體晶胞的棱長(zhǎng)為a，則每個(gè)二氧化碳分子周圍距離相等且最近的二氧化碳分子有幾個(gè)？其距離為多少？

［解析］在熟悉干冰晶胞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，想象晶體的結(jié)構(gòu)，假若選定立方體頂點(diǎn)上的一個(gè)CO2分子，則與其等距離最近的CO2分子應(yīng)在面心上，這樣的分子共有12個(gè)（同層4個(gè)，上層4個(gè)，下層4個(gè)），且距離為

2a。2［板書］2.干冰晶體的結(jié)構(gòu)： ［投影］

立方面心結(jié)構(gòu)——每8個(gè)CO2分子構(gòu)成立方體且再在6個(gè)面心各占據(jù)1個(gè)，在每個(gè)CO2周圍等距離（2a/2，a為立方體棱長(zhǎng)）最近的CO2有12個(gè)（同層4個(gè)，上層4個(gè)，下層4個(gè)）。

［過(guò)渡］以上我們以干冰晶體為例，認(rèn)識(shí)到分子晶體是分子間通過(guò)分子間作用力結(jié)合而成的一類晶體，那么分子間作用力的存在對(duì)其物理性質(zhì)有何影響呢？

［板書］3.性質(zhì)特點(diǎn)：

［三維動(dòng)畫］CO2由氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)

［講述］氣態(tài)物質(zhì)分子能縮短彼此間的距離，并由無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸?guī)則排列，這說(shuō)明物質(zhì)的分子間存在著作用力——分子間作用力。

從常見由分子構(gòu)成的物質(zhì)的狀態(tài)（如氣體O2、H2、N2、Cl2、HCl、NH3、CH4、CO2、SO2等，液體H2O、C2H5OH，液溴、H2SO4等）可知分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低，也就是說(shuō)克服分子間引力使物質(zhì)熔化和汽化所需能量較低，說(shuō)明分子間作用力較弱，與化學(xué)鍵相比其差別是：

［板書］①分子間作用力與化學(xué)鍵 ［投影小結(jié)］

－①化學(xué)鍵存在于分子或物質(zhì)內(nèi)部相鄰原子之間，鍵能約為100～600 kJ·mol1。

－②分子間作用力存在于分子之間，其大小一般在2～20 kJ·mol1之間。③分子間作用力很弱，不屬于化學(xué)鍵。

［引述］正是由于分子間作用力很弱，所以分子晶體具以下性質(zhì)特點(diǎn)： ［板書］較低的熔、沸點(diǎn)，較小的硬度。如：

［投影］

熔點(diǎn)

沸點(diǎn)

N2 －209.86℃

－195.8℃

CO －199℃

－191.5℃ ［討論］有同學(xué)說(shuō)，在一般分子晶體中存在共價(jià)鍵，使其熔化或汽化時(shí)就需較多的能量，因此熔、沸點(diǎn)也應(yīng)較高，此說(shuō)法有無(wú)道理？

［分析］分子晶體是由分子構(gòu)成的，除稀有氣體的晶體外，分子內(nèi)部存在較強(qiáng)的共價(jià)鍵，而分子之間則通過(guò)較弱的分子間作用力聚集在一起。前者影響分子晶體的化學(xué)性質(zhì)，而熔、沸點(diǎn)高低則取決于分子間作用力，即分子間作用力與物質(zhì)的物理性質(zhì)有密切關(guān)系。所以，該同學(xué)的說(shuō)法沒有道理。

［思考］1.食鹽和蔗糖熔化所克服的粒子間的相互作用是否相同？ 2.碘和干冰的升華所克服的粒子間的相互作用是否相同？

［解析］食鹽熔化克服的是離子鍵、蔗糖熔化克服的是分子間作用力，兩者不同。碘和干冰都是分子晶體，升華時(shí)克服的都是分子間作用力。此類題目需要考慮晶體類型和粒子間的作用力。

［投影］鹵素單質(zhì)的熔沸點(diǎn)

??I2，熔、沸點(diǎn)發(fā)生規(guī)律性變化的原因。請(qǐng)分析表中數(shù)據(jù)，推測(cè)使鹵素單質(zhì)從F2???I2逐漸升高。另外，聯(lián)系［引導(dǎo)］從表中數(shù)據(jù)不難看出鹵素單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從F2?鹵素單質(zhì)常溫下的狀態(tài)（F2、Cl2呈氣態(tài)，Br2為液體，I2為固體，也可得出與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相同

??I2逐漸升高的原因是何呢？這得從晶體類的結(jié)論。那么，導(dǎo)致鹵素單質(zhì)熔、沸點(diǎn)從F2?型分析起。

［投影］

問題1：鹵素單質(zhì)屬何晶體類型？ ［答曰］分子晶體

問題2：鹵素單質(zhì)分子的組成和結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？ ［答曰］鹵素單質(zhì)分子均是由鹵原子通過(guò)共價(jià)單鍵結(jié)合成的雙原子非極性分子。其結(jié)構(gòu)式可用通式“X—X”表示。因此鹵素單質(zhì)分子具有組成和結(jié)構(gòu)相似的特點(diǎn)。．．．．．．．問題3：影響鹵素單質(zhì)熔、沸點(diǎn)高低的作用力是何？

［答曰］分子間作用力。

問題4：鹵素單質(zhì)熔沸點(diǎn)從F2???I2逐漸升高，可知從F2???I2分子間作用力逐漸增強(qiáng)，那么在此影響分子間作用力的主要因素又是何呢？

［答曰］分子體積大小或分子質(zhì)量大小或相對(duì)分子質(zhì)量大小。

［說(shuō)明］以上三種答案都對(duì)，但便于我們分析判斷的當(dāng)屬相對(duì)分子質(zhì)量。［板書］②分子間作用力與物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)： 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強(qiáng)，．．．．．．．．．．其熔、沸點(diǎn)升高。

［思考］按CF4、CCl4、CBr4、CI4順序，四鹵化碳的熔、沸點(diǎn)如何遞變？

［分析］四鹵化碳屬組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，因此按CF4、CCl4、CBr4、CI4順序，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)升高。

［投影］

鹵素單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系

四鹵化碳的熔、沸點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)

系

［過(guò)渡］從以上分析可知，對(duì)于由分子構(gòu)成的物質(zhì)，分子間作用力大小是直接影響其熔、沸點(diǎn)高低的因素，而分子間作用力的大小除取決于相對(duì)分子質(zhì)量外，還與分子的極性、氫鍵等因素有關(guān)。

［投影］

一些氫化物的沸點(diǎn)

［設(shè)疑］從上圖可看出，ⅤA、ⅥA、ⅦA元素氫化物的沸點(diǎn)與ⅣA相比出現(xiàn)了反常，為什么HF、H2O和NH3的沸點(diǎn)會(huì)反常呢？

［轉(zhuǎn)引］HF、H2O和NH3的沸點(diǎn)反常，是因?yàn)樗鼈兊姆肿娱g存在著一種比分子間作用力稍強(qiáng)的相互作用，它叫氫鍵。

［板書］③氫鍵

［閱讀］弄清以下幾個(gè)問題： 1.氫鍵如何形成？ 2.氫鍵形成的條件？ 3.氫鍵的表示方法？

4.氫鍵對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響？

［講述］氫鍵如何形成呢？現(xiàn)以HF為例說(shuō)明。在HF分子中，由于F原子半徑小，吸引電子能力強(qiáng)，導(dǎo)致H—F鍵極性很強(qiáng)，其間共用電子對(duì)強(qiáng)烈偏向F原子，使H原子幾乎成為“裸露”的質(zhì)子。這個(gè)半徑很小，帶部分正電荷的H核，可使另一分子中帶部分負(fù)電荷的F原子幾乎無(wú)阻礙地充分接近它，產(chǎn)生靜電吸引作用而形成氫鍵。氫鍵比化學(xué)鍵弱得多，但比分子間作用力稍強(qiáng)。為區(qū)別與化學(xué)鍵，氫鍵常用“?”來(lái)表示，如F—H?F，同學(xué)們觀察課本P4圖1—7，圖1—8，可發(fā)現(xiàn)形成氫鍵的三原子處于一條直線上，這就是說(shuō)形成氫鍵具有方向的選擇性。而且H原子周圍只連兩個(gè)其他原子（一個(gè)為共價(jià)鍵，另一為氫鍵）。一個(gè)氫原子不可能同時(shí)形成兩個(gè)氫鍵，即說(shuō)，氫鍵具有飽和性。

那么分子形成氫鍵必須具備怎樣的條件呢？ ［投影小結(jié)］ 1.氫鍵形成的條件

①分子中必須有H原子與它原子形成的強(qiáng)極性鍵。如H—F。

②分子中必須有吸引電子能力很強(qiáng)、原子半徑很小的非金屬原子。如F、O、N等。2.氫鍵的表示方法：用“X—H?Y”表示，三原子要在一條直線上，其中X、Y可同可不同，如：F—H?F、O—H?O、N—H?O等。

3.氫鍵的特點(diǎn)：

①比化學(xué)鍵弱得多，比分子間作用力稍強(qiáng)。②具有方向性和飽和性。

4.氫鍵的本質(zhì)：一般認(rèn)為是一種靜電吸引作用。

［講述］由于分子間氫鍵的形成，使分子間產(chǎn)生了較強(qiáng)的結(jié)合力，因而使化合物的熔、沸點(diǎn)顯著升高。這是由于要使固體熔化或液體汽化，必須給予額外的能量去破壞分子間的氫鍵。

從投影圖“一些氫化物的沸點(diǎn)”可看出，在分子間沒有氫鍵形成的情況下（如IVA元素的氫化物），化合物的沸點(diǎn)隨相對(duì)分子質(zhì)量的增加而升高，這是由于隨分子量的增大，分子間作用力依次增強(qiáng)。但在分子間有較強(qiáng)的氫鍵時(shí)（如HF、H2O、NH3），化合物的沸點(diǎn)與同族同類化合物相比則顯著升高。

［投影小結(jié)］5.分子間氫鍵的形成使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高。

［轉(zhuǎn)引］從投影圖可看出H2O的沸點(diǎn)按沸點(diǎn)曲線下降趨勢(shì)應(yīng)該在－70℃以下，而分子間氫鍵的形成使它的沸點(diǎn)實(shí)際為100℃，試設(shè)想如果水分子之間沒有氫鍵存在，地球上將會(huì)是什么面貌？

［討論］P5同學(xué)們可暢所欲言。

［概述］從投影圖氧族元素氫化物的沸點(diǎn)變化規(guī)律來(lái)看，如果水分子間沒有氫鍵，水的沸點(diǎn)將在－70℃以下。

地球上生存著的各種動(dòng)植物是依存于當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境和氣候條件的，而水的變化能直接影響自然環(huán)境和氣候。如果水的沸點(diǎn)降為－80℃左右，占據(jù)地球表面70%以上的浩瀚的海洋，川流不息的江河和湖泊及其他地表上的水，幾乎全要變成水蒸氣。就是終年冰雪覆蓋的極地，也只有極少量液態(tài)的水存在（極地個(gè)別地方溫度可能在－70℃以下）。于是地表會(huì)干涸龜裂，動(dòng)植物要滅絕，地球?qū)?huì)失去生機(jī)，成為不毛之地??

［轉(zhuǎn)述］水分子間氫鍵的存在，使水表現(xiàn)出很多不同尋常的物理性質(zhì)。如水的沸點(diǎn)比同族其他化合物顯著高，水的比熱特別大，水結(jié)冰時(shí)體積膨脹，密度減小等。單說(shuō)水結(jié)冰，水結(jié)冰時(shí)，水分子大范圍地以氫鍵結(jié)合，形成相當(dāng)疏松有很多空隙的結(jié)構(gòu)（水分子締合），從而使冰的密度小于水，冰能浮于水面上。正是由于氫鍵造成的這一重要自然現(xiàn)象，才使得寒冷冬季江湖中一切生物免遭凍死的災(zāi)難。

［過(guò)渡］以上我們從分子間作用力和氫鍵角度主要討論了物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)。那么，分子晶體的導(dǎo)電性，溶解性如何？

［設(shè)疑］分子晶體在固態(tài)和熔融態(tài)時(shí)能否導(dǎo)電？

［回答］固態(tài)和熔融態(tài)時(shí)只有中性分子，故不導(dǎo)電。

［說(shuō)明］有些分子晶體溶于水時(shí)可發(fā)生電離而導(dǎo)電，如冰醋酸、硫酸等。［轉(zhuǎn)引］至于分子晶體的溶解性，由于分子不同，情況各異。

［演示］實(shí)驗(yàn)1—1，蔗糖、磷酸、碘和萘晶體分別在水、四氯化碳中的溶解現(xiàn)象。［結(jié)論］蔗糖和磷酸易溶于水，不易溶于四氯化碳，而碘和萘卻易溶于甲氯化碳，不易溶于水。

［學(xué)生活動(dòng)］從分子極性角度進(jìn)行分析。［投影小結(jié)］ “相似相溶”規(guī)則：非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑；極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。［思考］常用的硫粉是一種硫的小晶體，熔點(diǎn)112.8℃，易溶于CS2、CCl4等溶劑，試推測(cè)它可能屬于哪一類晶體？

［分析］硫的晶體熔點(diǎn)較低，且易溶于CS2、CCl4非極性分子形成的溶劑，可推斷它是由非極性分子形成的分子晶體。

［思考］單質(zhì)氯的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都很低，而氯化鈉的熔、沸點(diǎn)都很高，為什么？

［分析］單質(zhì)氯形成分子晶體，分子間存在較弱的分子間作用力，故熔、沸點(diǎn)都較低，而NaCl晶體屬離子晶體，離子間有較強(qiáng)離子鍵，故熔沸點(diǎn)都較高。

［總結(jié)］本節(jié)主要學(xué)習(xí)了分子晶體的結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)的關(guān)系，希望同學(xué)們課后將分子晶體

和離子晶體進(jìn)行對(duì)比。

［布置作業(yè)］課本P8

一、1.2

二、1.3.4.5 ●板書設(shè)計(jì)

二、分子晶體

1.概念：分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體。2.干冰晶體的結(jié)構(gòu)： 3.性質(zhì)特點(diǎn)：

較低的熔、沸點(diǎn)，較小的硬度，不導(dǎo)電。①分子間作用力與化學(xué)鍵

②分子間作用力與物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)。

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)升高。

③氫鍵

●綜合能力訓(xùn)練題

1.下列變化過(guò)程中，共價(jià)鍵被破壞的是 A.碘晶體升華

B.溴蒸氣被木炭吸附 C.酒精溶于水

D.HCl氣體溶于水

［解析］A中碘升華是I2由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，只破壞了分子間的作用力。B是一個(gè)物理過(guò)程，物質(zhì)本身沒發(fā)生變化，C中酒精分子擴(kuò)散到水分子中，分子間作用力發(fā)生了變化。D中

＋－HCl氣體溶于水，HCl分子變成了水合氫離子（H3O）和Cl，共價(jià)鍵被破壞。

［答案］D 2.參考下表熔點(diǎn)，回答下列問題：

（1）鈉的鹵化物熔點(diǎn)比相應(yīng)硅的鹵化物熔點(diǎn)高得多，這與

有關(guān)，因?yàn)?/p>

，故前者熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者。

（2）硅的鹵化物及硅、鍺、錫、鉛的氯化物熔點(diǎn)與

有關(guān)，隨

增大，增大，故熔點(diǎn)依次升高。

（3）鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物熔點(diǎn)與

有關(guān)，隨著

增大，減小，故熔點(diǎn)降低。

［解析］晶體熔點(diǎn)高低首先是與晶體類型有關(guān)。一般，原子晶體熔點(diǎn)高于離子晶體熔點(diǎn)；離子晶體熔點(diǎn)高于分子晶體熔點(diǎn)。其次，同類型的晶體熔點(diǎn)與決定作用力的粒子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。同類型原子晶體熔點(diǎn)與組成晶體的原子半徑有關(guān)。同類型離子晶體熔點(diǎn)與組成晶體的離子半徑和離子電荷數(shù)等因素有關(guān)。同類型分子晶體的熔點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量大小等有關(guān)。

（1）小題中鈉的鹵化物是離子晶體，硅的鹵化物形成分子晶體，所以前者熔點(diǎn)比后者高很多，這與晶體類型有關(guān)，因離子鍵鍵能比分子間作用力大得多。

（2）小題中硅的鹵化物及硅、鍺、錫、鉛的氯化物形成分子晶體，且組成和結(jié)構(gòu)相似，因此，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強(qiáng)，熔點(diǎn)升高。

（3）小題中鈉的氯化物及堿金屬的氯化物屬離子晶體，熔點(diǎn)高低與離子半徑有關(guān)，隨離子半徑的增大，離子鍵減弱，熔點(diǎn)降低。

［答案］（1）晶體類型，離子鍵鍵能比分子間作用力大得多。（2）相對(duì)分子質(zhì)量，相對(duì)分子質(zhì)量，分子間作用力。（3）離子半徑，離子半徑，離子鍵能。

［點(diǎn)撥］此類題目應(yīng)明確晶體結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系，把握粒子半徑規(guī)律及以上12條規(guī)律即可解決問題。

3.第28屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)提供的資料顯示，海底有大量的天然氣水合物，可滿足人類1000年的能源需求。天然氣水合物是一種晶體，晶體中平均每46個(gè)水分子構(gòu)建成8個(gè)籠，每個(gè)籠可容納1個(gè)CH4或1個(gè)游離水分子。據(jù)以上信息完成下列兩題。

（1）下列關(guān)于天然氣水合物中兩種分子極性的描述正確的是 A.兩種都是極性分子 B.兩種都是非極性分子 C.CH4是極性分子

D.水是極性分子，CH4是非極性分子 ［答案］D（2）若晶體中每8個(gè)籠只有6個(gè)容納了CH4分子，另外2個(gè)籠被游離水分子填充，則天然氣水合物的平均組成可表示為

A.CH4·14H2O

B.CH4·8H2O C.CH4·72H2O 3

D.CH4·6H2O ［解析］n（CH4）∶n（H2O）=6∶（46+2）=1∶8 ［答案］B

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●備課資料

一、晶體的基本性質(zhì)

晶體的基本性質(zhì)是由晶體的周期性結(jié)構(gòu)決定的。

1.自范性：指晶體在適當(dāng)條件下可以自發(fā)地形成幾何多面體的性質(zhì)。2.均一性：指晶體的化學(xué)組成、密度等性質(zhì)在晶體中各部分都是相同的。

3.各向異性：同一格子構(gòu)造中，在不同方向上質(zhì)點(diǎn)排列一般是不一樣的，因此，晶體的性質(zhì)也隨方向的不同而有所差異。

4.對(duì)稱性：晶體的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特有的對(duì)稱性。在外形上，常有相等的晶面、晶棱和角頂重復(fù)出現(xiàn)。

這種相同的性質(zhì)在不同的方向或位置上作有規(guī)律地重復(fù)，就是對(duì)稱性。晶體的格子構(gòu)造本身就是質(zhì)點(diǎn)重復(fù)規(guī)律的體現(xiàn)。

5.最小內(nèi)能：在相同的熱力學(xué)條件下晶體與同種物質(zhì)的非晶質(zhì)體、液體、氣體相比較，其內(nèi)能最小。

6.穩(wěn)定性：晶體由于有最小內(nèi)能，因而結(jié)晶狀態(tài)是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。7.有確定的熔點(diǎn)：給晶體加熱，當(dāng)溫度升高到某一溫度便立即熔化。8.能使X射線產(chǎn)生衍射：當(dāng)入射光的波長(zhǎng)與光柵隙縫大小相當(dāng)時(shí)，能產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象。X射線的波長(zhǎng)與晶體結(jié)構(gòu)的周期大小相近，所以晶體是個(gè)理想的光柵，它能使X射線產(chǎn)生衍射。利用這種性質(zhì)人們建立了測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的重要實(shí)驗(yàn)方法。非晶態(tài)物質(zhì)沒有周期性結(jié)構(gòu)，不能使X射線產(chǎn)生衍射，只有散射效應(yīng)。

二、夢(mèng)幻般的晶體世界 1.什么是晶體

什么是晶體？晶體就是晶瑩閃亮的物體嗎？如果說(shuō)下列物質(zhì)中，只有一種是晶體，那么在“玻璃、珍珠和冰雪”中，你選擇哪一個(gè)？如果答案是“冰雪”，你會(huì)奇怪嗎？說(shuō)到晶體，還得從結(jié)晶談起。大家知道，所有物質(zhì)都是由原子或分子構(gòu)成的。眾所周知，物質(zhì)有三種聚集狀態(tài)：氣體、液體和固體。但是，你知道根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，固體又可分為幾類嗎？研究表明，固體可分為晶體、非晶體和準(zhǔn)晶體三大類。晶體通常呈現(xiàn)規(guī)則的幾何形狀，就像有人特意加工出來(lái)一樣。其內(nèi)部原子的排列十分規(guī)整嚴(yán)格，比士兵的方陣還要整齊得多。如果把晶體中任意一個(gè)原子沿某一方向平移一定距離，必能找到一個(gè)同樣的原子。而玻璃、珍珠、瀝青、塑料等非晶體，內(nèi)部原子的排列是雜亂無(wú)章的。準(zhǔn)晶體是最近發(fā)現(xiàn)的一類新物質(zhì)，其內(nèi)部排列既不同于晶體，也不同于非晶體。究竟什么樣的物質(zhì)才能算作晶體呢？首先，除液晶外，晶體一般是固體形態(tài)。其次，組成物質(zhì)的原子、分子或離子具有規(guī)律、周期性的排列，這樣的物質(zhì)就是晶體。但僅從外觀上，用肉眼很難區(qū)分晶體、非晶體與準(zhǔn)晶體。那么，如何才能快速鑒定出它們呢？一種最常用的技術(shù)是X光技術(shù)。用X光對(duì)固體進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，你很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)，晶體和非晶體、準(zhǔn)晶體是截然不同的三類固體。為了描述晶體的結(jié)構(gòu)，我們把構(gòu)成晶體的粒子當(dāng)成一個(gè)點(diǎn)，再用假想的線段將這些代表粒子的各點(diǎn)連接起來(lái)，就繪成了像圖中所示的格架式空間結(jié)構(gòu)：

圖1—7

這種用來(lái)描述粒子在晶體中排列的幾何空間格架，稱為晶格。由于晶體中粒子的排列是有規(guī)律的，可以從晶格中拿出一個(gè)完全能夠表達(dá)晶格結(jié)構(gòu)的最小單元，這個(gè)最小單元稱作晶胞。許多取向相同的晶胞組成晶粒，由取向不同的晶粒組成的物體，叫做多晶體，而單晶體內(nèi)所有的晶胞取向完全一致，常見的單晶如單晶硅、單晶石英。大家最常見的一般是多晶體。

由于物質(zhì)內(nèi)部粒子排列的明顯差異，導(dǎo)致了晶體與非晶體物理化學(xué)性質(zhì)的巨大差異。例如，晶體有固定的熔點(diǎn)，當(dāng)溫度高到某一溫度便立即熔化，而玻璃及其他非晶體則無(wú)固定的熔點(diǎn)，從軟化到熔化是一個(gè)較大的溫度范圍。我們吃的鹽是氯化鈉的結(jié)晶，味精是谷氨酸鈉的結(jié)晶，冬天窗戶玻璃上的冰花和天上飄下的雪花，是水的結(jié)晶。我們可以這樣說(shuō)：“熠熠閃光的不一定是晶體，樸實(shí)無(wú)華、不能閃光的未必就不是晶體”。不是嗎？每家廚房中常見的砂糖、堿是晶體，每個(gè)人身上的牙齒、骨骼是晶體，工業(yè)中的礦物巖石是晶體，日常見到的各種金屬及合金制品也屬晶體，就連地上的泥土砂石都是晶體。我們身邊的固體物質(zhì)中，除了常被我們誤以為是晶體的玻璃、松香、琥珀、珍珠等之外，幾乎都是晶體。晶體離我們并不遙遠(yuǎn)，它就在我們的日常生活中。

2.晶體的誕生 站在光彩奪目、色彩艷麗的寶石晶體面前很少有人能夠漠視這種純潔、自然和美的魅力，人們常常禁不住俯下身來(lái)，從內(nèi)心中發(fā)出驚嘆：“世上居然有這么神奇的東西，它怎么長(zhǎng)出來(lái)的呢？”

這個(gè)問題現(xiàn)在的人們已經(jīng)能夠精確地作出回答。有時(shí)，自然界中晶體的形成就同鹽的結(jié)晶過(guò)程一樣，從溶液中誕生。如，巖石的裂縫處充滿了溶解的液態(tài)物質(zhì)，結(jié)晶體逐漸沉積在巖石表面。當(dāng)巖石表面飽和的溶液蒸發(fā)之后，晶體也就隨之形成了。有時(shí)，許多晶體是在令人難以置信的壓力和溫度下形成的。如，在巖漿中熔化、流動(dòng)，爾后隨火山噴發(fā)的礦石冷卻后，晶體就誕生了。大自然用地球內(nèi)部的超高溫火爐來(lái)冶煉晶體，這不由得讓人想起神話中孫悟空在太上老君丹爐的三味真火中煉成火眼金睛。但是，自然界蘊(yùn)藏的晶體不論在質(zhì)量、數(shù)量和品種方面都滿足不了人們的需要，因此，科學(xué)家就師法自然，模擬自然界的成礦條件來(lái)培育晶體，這就是人工晶體。

你知道最開始研制人工晶體是在什么時(shí)候嗎？楊德忠院士告訴我們說(shuō)：“這個(gè)早啦。比如說(shuō)在中國(guó)古代，就有煉丹的這些術(shù)士，他們實(shí)際上就是在弄人工晶體。還有最簡(jiǎn)單的，從海水里提煉食鹽，把海水拿到池子里去，讓它曬干，它里面就可以形成很小的氯化鈉晶體，那就是人工晶體?！睙挼ばg(shù)士為尋找長(zhǎng)生不老之藥，把一些化學(xué)物質(zhì)配方后，拿到高溫火爐中去燒，沒想到它的丹丸雖無(wú)回天之力，卻開創(chuàng)了化學(xué)科學(xué)的源頭。同時(shí)，創(chuàng)造出了原始的人工晶體。煉丹術(shù)士煉出的這些晶體大多是硫化物，因?yàn)榱蚧镌诟邷叵潞苋菀捉Y(jié)晶。人造紅寶石可以說(shuō)是人工晶體大家族中的開山鼻祖。它最早是由法國(guó)科學(xué)家維爾納葉于1890年采用焰熔法制成的。人工晶體距今已有一百多年的歷史，這期間人們發(fā)明和設(shè)計(jì)出了包括提拉法、下降法、水溶液法以及冷坩堝法在內(nèi)的四十多種生長(zhǎng)方法。晶體的生成有的可以在幾天內(nèi)完成，比如盤子中鹽水的結(jié)晶，而有的晶體需要幾百萬(wàn)年的時(shí)間才能生成，比如在巖漿內(nèi)形成的礦物晶體。有時(shí)同樣的元素可形成多種晶體，比如最軟的石墨和最硬的鉆石就具有相同的化學(xué)成分——純碳。

尋找十全十美的晶體一直是科學(xué)家難以實(shí)現(xiàn)的理想。因?yàn)闊o(wú)論是在大自然中誕生還是在實(shí)驗(yàn)室里合成，晶體都會(huì)由于不可逃脫的地球引力難以完美成形。于是科學(xué)家們希望換一種環(huán)境去生長(zhǎng)晶體，建立永久空間站實(shí)現(xiàn)了這一切。在高空微重力環(huán)境中，即使比重不同的物質(zhì)也可以均勻混合、和平共處，因此長(zhǎng)出的晶體晶格缺陷少，組分均勻，結(jié)構(gòu)完整，性能優(yōu)良。目前，各國(guó)科學(xué)家的造物本領(lǐng)已巧奪天工，不僅能用人工方法合成出自然界已有的晶體，如水晶、金剛石、人工合成胰島素等，也能用人工方法合成出自然界沒有的晶體，無(wú)機(jī)晶體如最常見的半導(dǎo)體單晶硅，有機(jī)晶體如青霉素等。

五光十色、豐富多彩的人工晶體已悄悄地進(jìn)入了我們的生活，并在各個(gè)高新技術(shù)領(lǐng)域大顯神通。

3.神奇的人工晶體

當(dāng)我們使用電腦上網(wǎng)時(shí)，當(dāng)我們烹飪美味佳肴時(shí)，當(dāng)我們用手機(jī)通話時(shí)，當(dāng)新郎給新娘戴上鉆戒時(shí)，你可曾想到，發(fā)生在身邊的這些大事小事都與人工晶體有關(guān)。它們已成為當(dāng)代日常生活和高科技領(lǐng)域不可缺少的材料。比如，純凈的人工石英晶體即人工水晶，就具有優(yōu)良的壓電性能，它既能把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能；也能把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，甚至發(fā)出唱歌似的聲音。遙控器、電子表、手機(jī)、聲納等都是利用壓電晶體或其他壓電材料來(lái)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的。壓電晶體主要用來(lái)制作濾波器、諧振器、光偏轉(zhuǎn)器等，被廣泛應(yīng)用在鐘表及無(wú)線電工業(yè)上。

我們知道，X光的穿透本領(lǐng)很強(qiáng)，無(wú)論人體組織還是幾厘米厚的鋼板，它都能暢通無(wú)阻，因此可用來(lái)進(jìn)行醫(yī)療診斷、工業(yè)探傷和物質(zhì)分析。但X光人眼是看不見的，而通過(guò)一種晶體就能看得見。在X光或其他高能射線的照射下，這種晶體能夠激發(fā)出熒光，射線越強(qiáng)，熒光越強(qiáng)。這種晶體就是閃爍晶體。光電探測(cè)器記錄下這些光子數(shù)，就可以計(jì)算出入射粒子的能量，科學(xué)家利用這一原理進(jìn)行高能物理實(shí)驗(yàn)和宇宙射線的探測(cè)。人們用閃爍晶體做成的探測(cè)器或熒光屏比喻為看得見X光和高能射線的眼睛。我們對(duì)激光并不陌生，利用激光晶體設(shè)計(jì)的激光器，激勵(lì)后能夠產(chǎn)生各種激光，如果再加上變頻晶體，就能使激光的頻率增加一倍或數(shù)倍，甚至可以把不可見的紅外激光變?yōu)榭梢姽猓丫G色激光化為藍(lán)色光?，F(xiàn)在，常用作激光工作物質(zhì)的晶體有紅寶石晶體、石榴石晶體、摻鈦藍(lán)寶石晶體等。激光具有極強(qiáng)的方向性和單色性，能量高度集中，并能產(chǎn)生極高的亮度和極遠(yuǎn)的射程。紅寶石激光器發(fā)出的激光，亮度比太陽(yáng)光要高出幾億倍，照到月亮上也僅是一個(gè)變化不大，清晰可辨的明亮光斑。工業(yè)生產(chǎn)用激光可以在堅(jiān)硬的寶石上打出頭發(fā)針尖粗細(xì)的小孔；激光還可用于通信，幾根細(xì)如發(fā)絲的光纖代替了笨重昂貴的電纜，但卻可以傳遞更多的信息。

如果給各種信息技術(shù)材料記功授獎(jiǎng)，首功當(dāng)屬半導(dǎo)體晶體。自動(dòng)化技術(shù)的日新月異，電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代，廣播電視的普及與提高，通信事業(yè)的迅猛發(fā)展等都離不開半導(dǎo)體晶體。最常見的半導(dǎo)體晶體是硅和鍺，其電阻率介于金屬和絕緣體之間。自從1958年第一塊集成電路誕生以來(lái)，集成電路技術(shù)迅猛發(fā)展，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠在米粒大小的硅片上集成數(shù)十萬(wàn)乃至數(shù)百萬(wàn)個(gè)晶體管等電子元件，這就是我們的計(jì)算機(jī)從“386”迅速發(fā)展更新到“奔Ⅳ”的原因。

追溯人類最近百年的歷史，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，人工晶體為現(xiàn)代科技的發(fā)展立下了赫赫戰(zhàn)功。在兩次世界大戰(zhàn)的時(shí)候，石英晶體作為無(wú)線電通訊中的一個(gè)關(guān)鍵元件，開創(chuàng)了無(wú)線電通信時(shí)代。在上世紀(jì)五十年代，發(fā)現(xiàn)了硅單晶，直接導(dǎo)致了電視、手表、計(jì)算機(jī)、電話、無(wú)線電通訊的誕生，硅單晶的發(fā)現(xiàn)，表明了電子時(shí)代的來(lái)臨。上世紀(jì)六十年代，紅寶石晶體問世，產(chǎn)生了人工激光，為人類迎來(lái)了光電子時(shí)代。從某種意義上說(shuō)，人工晶體不僅是劃分時(shí)代的標(biāo)志，它還是人類進(jìn)步與繁榮的階梯，隨著更為神奇的晶體的誕生，人類文明必將走向一個(gè)更加美好的高科技時(shí)代。

三、晶體缺陷

所謂理想晶體是指晶體中的原子、分子或離子等完全按照嚴(yán)格的周期性重復(fù)排列得到的晶體，晶體中所有的晶胞是等同的。而在實(shí)際晶體中或多或少總會(huì)存在空位、錯(cuò)位、雜質(zhì)粒子等缺陷，這些因素促使實(shí)際晶體偏離理想的周期性重復(fù)排列，人們稱之為晶體缺陷。即使少量缺陷對(duì)晶體的性質(zhì)卻有很大的影響。如半導(dǎo)體材料單晶硅和單晶鍺，雜質(zhì)含量要求小于－109。因此人們千方百計(jì)設(shè)法克服晶體缺陷來(lái)滿足要求。這樣看來(lái)，晶體缺陷是件壞事，是需要克服消除的。其實(shí)不然，有的晶體材料需要克服晶體缺陷，更多的晶體材料需要人們有計(jì)劃、有目的地制造晶體缺陷。因?yàn)榫w缺陷能影響晶體的性質(zhì)，在晶體中有計(jì)劃地制造種種缺陷，就可使晶體的性質(zhì)產(chǎn)生各種各樣的變化，以此造就各種性能的晶體材料來(lái)滿足五彩

繽紛的物質(zhì)世界的需要。比如，ZnS晶體的晶體缺陷可以作為藍(lán)色熒光粉。藍(lán)色熒光粉的主要原料是硫化鋅（ZnS）晶體，它是白色的。如果往ZnS晶體中摻入大約0.0001%的氯化銀＋－＋－（AgCl）時(shí)，Ag和Cl分別占據(jù)ZnS晶體中對(duì)應(yīng)Zn2和S2的位置，造成晶體缺陷，破壞

＋－了ZnS晶體周期性結(jié)構(gòu)，使得雜質(zhì)原子周圍的電子能級(jí)與Zn2和S2周圍的不同。這種摻雜的ZnS晶體，在陰極射線激發(fā)下，放出波長(zhǎng)為450 nm的熒光，可做彩色電視熒光屏中的藍(lán)色熒光粉。

四、球烯——碳家族的新成員

提到晶態(tài)的碳單質(zhì)，人們自然會(huì)想到光澤奪目、堅(jiān)硬無(wú)比的金剛石和深灰色、質(zhì)軟滑膩的石墨，因人類對(duì)它們的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用已源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。但在1985年，科學(xué)家們用激光照射石墨時(shí)，通過(guò)質(zhì)譜法首次檢測(cè)出C60、C70等純碳分子，此后，又用它法制出了它們的晶體。除此，還發(fā)現(xiàn)了一些結(jié)構(gòu)與C60類似的分子，如C28、C32、C50、C70、C84、C90、C94?、C240、?、C540等，它們組成了一個(gè)尚不完整的系列（如下圖）。至此，在金剛石和石墨之后，人們發(fā)現(xiàn)了碳的第三類晶態(tài)同素異形體——球烯。

其中比較重要的是C60，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)C60分子具有封閉球形籠式結(jié)構(gòu)，即C60是由12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形所圍成的球形凸多面體，具有高度美學(xué)對(duì)稱性的足球狀分子，人們稱之為“碳足球”。如此結(jié)構(gòu)中共有60個(gè)頂點(diǎn)和90條棱邊，它們分別代表60個(gè)碳原子的位置和90條碳碳鍵，結(jié)構(gòu)中每個(gè)C原子與相鄰的3個(gè)C原子成鍵，因每個(gè)C原子共可形成4條鍵，故其中兩條為單鍵，一條為雙鍵、整個(gè)分子共60條C—C和30條C==C。C60的球形結(jié)構(gòu)使其內(nèi)部形成了一個(gè)球形空腔。

結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，C60和C70分子都是非極性分子，通過(guò)分子間作用力形成分子晶體。因此，熔、沸點(diǎn)較低、密度較小，易溶于苯、甲苯等有機(jī)溶劑。由于球烯類分子中存在著交替的單雙鍵，因而表現(xiàn)出很強(qiáng)的芳香性和熱穩(wěn)定性，如可與F2、H2等非金屬發(fā)生分步加成反應(yīng)，生成C60F6、C60F36、C60H36、C60H60等多種加成產(chǎn)物?；瘜W(xué)家們嘗試往C60的空心球中加入各式各樣的金屬原子，已成功地研制出了金屬摻雜C60的超導(dǎo)體（如K3C60、Rb3C60）。還進(jìn)一步試驗(yàn)，向球心里放入多種離子，使它們成為一個(gè)個(gè)帶電的球體；化學(xué)家還試圖通過(guò)各式各樣的方法為球面上的碳原子“接種”上各種取代基使之成為球烯的各種衍生物。

可以說(shuō)，球烯的發(fā)現(xiàn)，對(duì)于碳化學(xué)甚至整個(gè)化學(xué)領(lǐng)域、新型無(wú)機(jī)非金屬材料的研究都具有非常重要的意義。更因?yàn)榍蛳┩瑫r(shí)具有“內(nèi)藏”和“外接”的兩種可能性，因此今后的化學(xué)研究必定會(huì)更加豐富多彩。

“Cn”的結(jié)構(gòu)：

1.Cn中有五邊形和六邊形，每個(gè)五邊形占有的碳原子數(shù)應(yīng)為5/3個(gè)（5×邊形占有的碳原子數(shù)為2個(gè)（6×

1313），而每個(gè)六）。

2.關(guān)于棱數(shù)，由于每個(gè)孤立的碳原子周圍有三個(gè)鍵（一個(gè)雙鍵，兩個(gè)單鍵），而每個(gè)鍵

卻又是兩個(gè)碳原子所共有，因此棱數(shù)為n×3×3.單、雙鍵數(shù)的求法： 單鍵數(shù)+雙鍵數(shù)=總棱邊數(shù) 單鍵數(shù)=2×雙鍵數(shù)

4.五邊形及六邊形數(shù)目的求法：

設(shè)五邊形為a個(gè)，六邊形為b個(gè)，則有：

?5??a?2?b?n(頂點(diǎn)數(shù))3?3??n?(a?b)?n??22??歐拉定理:頂點(diǎn)數(shù)?面數(shù)?棱邊數(shù)??12。

?2a、b由兩式聯(lián)立方程組求解可得。

五、可燃“冰”——未來(lái)高效新能源

可燃“冰”是一種沉于海底的獨(dú)特新能源。是天然氣（甲烷類）被包進(jìn)水分子中，在海底低溫與高壓下形成的透明晶體。

由于海水水溫低，壓力大，海洋生物和微生物死亡，尸體沉入海底，在無(wú)氧環(huán)境下，經(jīng)過(guò)厭氧菌分解，生成甲烷等可燃性氣體，然后鉆入海底疏松的沉積巖，與水結(jié)合成可燃冰。年復(fù)一年，在海底就形成了綿延數(shù)萬(wàn)里的可燃“冰”的礦藏?？扇肌氨钡膬?chǔ)量大，含能量高，科學(xué)家斷言，天然氣水合物作為未來(lái)的一種潛在能源將獨(dú)具魅力，伴隨于我們的生活。

天然氣類水合物是一種晶體，晶體中平均每46個(gè)水分子構(gòu)建成8個(gè)籠，每個(gè)籠可容納1個(gè)客體分子（如CH4），因此可燃“冰”的極限化學(xué)式是8X·46H2O，式中X為客體分子，可以是CH4、C2H6等等（如8CH4·46H2O）。X與H2O之間并非化學(xué)鍵而是被宿主以分子間作用力包藏在籠中，因而把它們叫做包合物（或曰籠形化合物）。

現(xiàn)已探明，我國(guó)南海海底有巨大的可燃“冰”帶。其總量已超過(guò)已知蘊(yùn)藏在我國(guó)內(nèi)陸地下天然氣總量的一半，是外觀像冰的甲烷水合物。

想一想：

若把它從海底取出，拿到地面上，它將有什么變化？為什么？它屬何類晶體？你做出判斷的根據(jù)是什么？

從海底取出的甲烷混合物將熔化并放出甲烷氣體。因?yàn)樵摼w屬分子晶體，甲烷分子與水分子都是由有限數(shù)目的原子通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合成的小分子。而分子之間是較弱的分子間作用力。所以可燃冰的熔、沸點(diǎn)較低。易發(fā)生熔化，汽化現(xiàn)象。

已知1 m3可燃冰釋放出164 m3的甲烷氣，試估算晶體中水與甲烷的分子數(shù)之比： 假設(shè)甲烷氣體體積已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的數(shù)據(jù)，則n（CH4）=164 m3÷22.4 m3/kmol=7.32 kmol。設(shè)甲烷水合物的密度與冰的密度相同，即1 g/cm3，則n（H2O）∶n（CH4）=1?1000?7.32?1618∶7.32=6.7∶1，由于可燃冰沉入海底，密度會(huì)大增，另外甲烷的密度肯定比水小，合理答案應(yīng)是n（H2O）∶n（CH4）＞6.7∶1（理論組成為8CH4·46H2O）。所以參考答案為n（H2O）∶n（CH4）=7～9∶1。

甲烷類水合物的可燃冰，其儲(chǔ)量之大，含能之高，必將決定其成為未來(lái)人類的高效新能源。

六、第三周期元素氯化物及氧化物鍵型與晶型變化情況

*PCl5固態(tài)為離子晶體：［PCl4］［PCl6］

七、課題研究 C60的制作 制作要求：

給你一張白紙，請(qǐng)把C60的圖形折疊出來(lái)。參考答案：

（1）剪下巴基球模型的附圖（見下圖）。

（2）沿著黑線的邊緣剪成三條長(zhǎng)形的連續(xù)六角形長(zhǎng)條（注意：虛線的地方不可剪斷）。（3）將三個(gè)長(zhǎng)條的所有虛線部分都折一下。

＋

－

（4）將兩個(gè)標(biāo)記“AA”的邊線并齊后，用膠帶粘住。

（5）將兩個(gè)標(biāo)記“BB”的邊線并齊后，用膠帶粘住。此時(shí)三個(gè)長(zhǎng)條變成一個(gè)扭曲的Y字。

（6）將兩個(gè)標(biāo)記數(shù)字“1”的邊線并齊后，用膠帶粘住，然后依序?qū)?、3??至11，依上述步驟一一完成。

（完成的模型如右圖）

第三篇：【鼎尖教案】高中化學(xué)(大綱版)第三冊(cè) 第一單元 晶體的類型與性質(zhì) 第二節(jié)金屬晶體(第一課時(shí))

第二節(jié)

金屬晶體

●教學(xué)目標(biāo)

1.使學(xué)生了解金屬晶體的模型及性質(zhì)的一般特點(diǎn)。2.使學(xué)生理解金屬晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。

3.通過(guò)對(duì)金屬晶體概念的形成及結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的分析討論，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和歸納與探索的能力。

4.培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維和邏輯思維能力。●教學(xué)重點(diǎn)

1.金屬晶體的模型。

2.晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系。3.學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)?！窠虒W(xué)難點(diǎn)

金屬晶體結(jié)構(gòu)模型?！窠虒W(xué)方法

觀察、分析、討論、啟發(fā)、推理、歸納、對(duì)比等?！窠叹邷?zhǔn)備

投影儀、多媒體電教設(shè)備、鋁箔、鐵絲、銅絲導(dǎo)線、小電爐（或金屬電熨斗）?！裾n時(shí)安排 一課時(shí) ●教學(xué)過(guò)程

［引言］在前面的學(xué)習(xí)中，我們認(rèn)識(shí)了原子晶體、離子晶體和分子晶體，知道它們因結(jié)構(gòu)的不同而性質(zhì)各異。本節(jié)課我們來(lái)認(rèn)識(shí)另一種類型的晶體——金屬晶體。

［板書］

第二節(jié)

金屬晶體

［演示多媒體三維動(dòng)畫］金屬晶體中常見的三種結(jié)構(gòu)類型。如下圖

［說(shuō)明］可把以上三種堆積方式中的硬球一個(gè)一個(gè)地堆積給學(xué)生觀察，成形后再旋轉(zhuǎn)讓學(xué)生從不同角度進(jìn)行觀察，以利于提高學(xué)生的空間想象力。

［教師邊操作邊介紹］現(xiàn)在我們看到的就是通過(guò)X射線研究發(fā)現(xiàn)的金屬晶體中的三種常見結(jié)構(gòu)。請(qǐng)大家仔細(xì)觀察金屬晶體的空間結(jié)構(gòu)并注意金屬粒子的空間利用率。

［打出字幕兼有畫外音或教師講解］在現(xiàn)在已知的一百多種元素中，金屬元素約占4/5。在所有金屬中，除汞在常溫下為液體外，其余的都是晶體。通過(guò)X射線研究發(fā)現(xiàn)，在金屬中，金屬原子好像許多硬球一層一層緊密地堆積著，每一個(gè)金屬原子周圍有許多相同的金屬原子圍繞著。

［設(shè)問］課本圖1—15的金屬晶體屬于我們剛才看到的哪種堆積方式？

［學(xué)生觀察后回答］面心立方緊密堆積！［設(shè)疑］那么，金屬晶體中的原子與原子之間又是靠什么樣的作用力堆積在一起的呢？我們所看到的決定金屬晶體結(jié)構(gòu)的圓球是否為中性金屬原子呢？

［誘導(dǎo)啟發(fā)］請(qǐng)大家根據(jù)金屬元素的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析、討論。［學(xué)生分組討論后得出結(jié)論］金屬元素的原子具有最外層電子數(shù)較少的特點(diǎn)，易失去最外層電子形成帶正電荷的金屬陽(yáng)離子。

［設(shè)疑］電子的質(zhì)量和體積與金屬離子相比怎樣？由金屬原子釋出的電子是否為某個(gè)金屬原子所獨(dú)有？它的活動(dòng)空間怎么樣？

［教師引導(dǎo)學(xué)生分析討論］電子的質(zhì)量和體積與金屬離子相比很小很小，故金屬離子的大小與結(jié)構(gòu)對(duì)金屬晶體的結(jié)構(gòu)起著主導(dǎo)作用，我們所看到的金屬晶體示意圖中的圓球?qū)嶋H上主要是金屬陽(yáng)離子，由于它們之間存在空隙（由金屬晶體的空間利用率也可說(shuō)明此點(diǎn)），故由金屬原子釋出的電子便在一個(gè)偌大的空間內(nèi)（相對(duì)于其自身的體積）自由運(yùn)動(dòng)，因此，由金屬原子所釋出的電子并不專屬于某一個(gè)或幾個(gè)特定的金屬離子。

［演示多媒體三維動(dòng)畫］內(nèi)容為：帶負(fù)電的電子圍繞在金屬陽(yáng)離子之間自由運(yùn)動(dòng)，且在整個(gè)晶體中，自由電子呈均勻分布狀。

［講解］像這種不受某一個(gè)或某幾個(gè)特定金屬離子限制的電子，我們稱其為自由電子。金屬晶體就是通過(guò)金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用所形成的單質(zhì)晶體，且自由電子幾乎均勻地分布在整個(gè)晶體中，被許多金屬離子所共有。

［板書］

一、金屬晶體

通過(guò)金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用形成的單質(zhì)晶體。［想一想］

1.金屬晶體中是否可能有金屬原子存在？（答案：可能）

2.在金屬晶體中，金屬離子與自由電子之間的作用力僅僅是靜電吸引嗎？

（答案：不是。這是因?yàn)椋涸诮饘倬w中，除了金屬陽(yáng)離子與自由電子之間因電荷異性而存在引力外，還有電子與電子、原子核與原子核之間的斥力。當(dāng)金屬原子的核間距達(dá)到某個(gè)固定數(shù)值時(shí)，引力和斥力達(dá)到暫時(shí)平衡，形成穩(wěn)定的晶體。此時(shí)，金屬離子在其平衡位置附近振動(dòng)。因此，在金屬晶體中，金屬原子與金屬原子之間并不能無(wú)限接近。而金屬陽(yáng)離子與自由電子之間的作用為引力和斥力的相對(duì)統(tǒng)一）

［過(guò)渡］由剛才的學(xué)習(xí)我們知道，金屬晶體均是由金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用形成的。那么，金屬晶體內(nèi)部存在的這種作用力是怎樣影響金屬晶體的物理性質(zhì)的呢？

［板書］

二、金屬晶體的物理性質(zhì)。［展示鋁箔、鐵絲、銅絲導(dǎo)線、小電爐］ ［討論］以上物品的形狀及使用分別表現(xiàn)出了金屬的哪些物理性質(zhì)？它們是否屬于金屬的共性？

［學(xué)生分析、討論］鋁箔——展性；鐵絲——延性；銅絲導(dǎo)線——延性、導(dǎo)電性；小電爐——延性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。

［學(xué)生歸納總結(jié)、教師板書］

共性：有良好的延展性、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱。

［設(shè)疑過(guò)渡］我們能否用金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)解釋金屬的物理共性呢？ ［板書］

三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的關(guān)系。

［教師］首先，我們來(lái)認(rèn)識(shí)一下金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的聯(lián)系。［板書］1.金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系。［設(shè)問］電流是怎樣形成的？

［學(xué)生］帶電粒子的定向移動(dòng)形成電流。

［追問］金屬在外加電場(chǎng)作用下能導(dǎo)電，說(shuō)明什么粒子定向移動(dòng)？ ［回答］甲.自由電子。

乙.自由電子和金屬陽(yáng)離子。［演示多媒體三維動(dòng)畫］內(nèi)容：金屬晶體中的自由電子在沒有外加電場(chǎng)存在時(shí)是自由移動(dòng)的，在外加電場(chǎng)作用下，自由電子發(fā)生定向移動(dòng)而形成電流。

［教師歸納總結(jié)］在金屬晶體中，金屬離子與金屬離子在緊密堆積時(shí)，其間存有一定的空隙，而在空隙之間是易流動(dòng)的自由電子，因這些自由電子并不與一定的離子相連，因此在很小一點(diǎn)電勢(shì)差的影響下，它們就開始朝一定的方向流動(dòng)而形成電流。這就是金屬具有良好導(dǎo)電性的原因。在晶體中的離子，并不是絕對(duì)不能動(dòng)，而是在作輕微的振動(dòng)，當(dāng)金屬加熱時(shí)，離子的振動(dòng)就加強(qiáng)，電子在其間的移動(dòng)自然就困難了，所以金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而降低。

［思考］離子晶體在融熔狀態(tài)下的導(dǎo)電，與金屬的導(dǎo)電是否相同？

（不同。前者是陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)，而后者是自由電子的定向移動(dòng)；前者不發(fā)生化學(xué)變化，后者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）

［過(guò)渡］由以上分析可知，金屬能導(dǎo)電，主要是因?yàn)樽杂呻娮又?，那么，金屬的?dǎo)熱性是否也與自由電子密切相關(guān)呢？

請(qǐng)大家閱讀課本有關(guān)內(nèi)容。

［板書］2.金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系。［學(xué)生閱讀教材后歸納回答］ ［教師總結(jié)］金屬容易導(dǎo)熱，實(shí)際上是由于自由電子與金屬離子之間發(fā)生了能量交換之故。即自由電子運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬離子碰撞把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。

［過(guò)渡］既然金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性與自由電子的存在有密切關(guān)系，那么，在金屬的延展性中，自由電子又充當(dāng)了什么樣的角色呢？

［板書］3.金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系。

［演示多媒體三維動(dòng)畫］內(nèi)容：離子晶體NaCl、原子晶體SiO2、金屬晶體Cu的結(jié)構(gòu)模型及它們分別受外力作用時(shí)的情景。

＋－NaCl晶體受外力時(shí)，Na與Cl之間的離子鍵破壞，晶體碎裂。SiO2受外力，Si—O共價(jià)鍵被破壞，晶體碎裂。

Cu受外力，晶體中的各原子層發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，而自由電子也隨著移動(dòng)，使金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用得以保持，而未發(fā)生碎裂。

［設(shè)問］當(dāng)金屬晶體受到外力沖擊時(shí)，自由電子起什么作用？

［回答］使金屬晶體中金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用得以維系。

［教師］很正確！金屬晶體正是由于自由電子的存在，才使得其在受到外力沖擊時(shí)，不易斷裂，但通常伴隨著形變。因此，金屬晶體一般具有較好的延展性。

需要說(shuō)明的是：金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性，決定了金屬導(dǎo)電、導(dǎo)熱和延展性的優(yōu)劣。其結(jié)構(gòu)越均勻，上述性能就越好。

關(guān)于金屬的密度、硬度、熔點(diǎn)等物理性質(zhì)，主要與金屬原子本身、金屬晶體中金屬原子的排列方式等因素有關(guān)，故沒有一定的規(guī)律。

［討論］分組討論離子晶體、分子晶體、原子晶體和金屬晶體結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)的異同，并填寫下表。

［投影］不同類型晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的比較：

［學(xué)生分組討論，并填寫］

［教師最后投影一張正確的表格］ 如下：

不同類型晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的比較

［投影練習(xí)］

1.金屬的下列性質(zhì)中，不能用金屬晶體結(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.金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在 A.金屬離子間的相互作用 B.金屬原子間的相互作用

C.金屬離子與自由電子間的相互作用 D.金屬原子與自由電子間的相互作用 3.關(guān)于晶體的下列說(shuō)法正確的是

A.在晶體中只要有陰離子就一定有陽(yáng)離子 B.在晶體中只要有陽(yáng)離子就一定有陰離子 C.原子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高 D.分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低 答案：1.D 2.C 3.A ［小結(jié)］本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其與金屬性質(zhì)的關(guān)系。［議一議］為什么常溫下金屬的聚集狀態(tài)均為固態(tài)（汞為液態(tài)）？

［答案］由于金屬中的自由電子被多個(gè)金屬離子所共用，因電性相反之故，每個(gè)金屬離子周圍總是盡可能多地吸引自由電子，而每個(gè)自由電子又盡可能吸引更多的金屬陽(yáng)離子，故在金屬晶體中，金屬原子與金屬原子之間的距離比較近，宏觀上總是以固體的形式表現(xiàn)（汞除外）。

［布置作業(yè)］課本P11習(xí)題二 ●板書設(shè)計(jì)

第二節(jié)

金屬晶體

一、金屬晶體

通過(guò)金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用而形成的單質(zhì)晶體

二、金屬晶體的物理性質(zhì)

共性：有良好的延展性、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱

三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的關(guān)系 1.金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系 2.金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系 3.金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系 ●綜合能力訓(xùn)練題

1.下列各組物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，所克服的作用力屬于同一類型的是 A.食鹽和銅的熔化 B.二氧化硅和硫的熔化 C.鋁和氧化鋁的熔化 D.碘和干冰的升華 答案：D 2.同類晶體物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的變化是有規(guī)律的，試分析下列兩組物質(zhì)熔點(diǎn)規(guī)律性變化的原因：

A組物質(zhì)

NaCl

KCl

CsCl 熔點(diǎn)（K）

1074 149

918 B組物質(zhì)

Na

Mg

Al 熔點(diǎn)（K）

317

923

933 晶體熔點(diǎn)、沸點(diǎn)的高低，決定于組成晶體粒子間的作用力的大小。A組是____________晶體，晶體粒子之間通過(guò)____________相連。B組晶體屬____________晶體，價(jià)電子數(shù)由少

到多的順序是____________，粒子半徑由大到小的順序是____________。由庫(kù)侖定律F=____________可知，金屬鍵強(qiáng)度由小到大的順序?yàn)開___________。

解析：本題以晶體熔點(diǎn)的規(guī)律變化的解釋為背景，綜合了化學(xué)、物理兩門的知識(shí)內(nèi)容，考查了分析、理解等能力。

A組為離子晶體，離子之間通過(guò)離子鍵相連，強(qiáng)度可借助庫(kù)侖定律比較：F=k

＋

＋

＋，由于NaCl、KCl、CsCl中的陰、陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)相等，而r（Na）＜r（K）＜r（Cs），所以有F（NaCl）＞F（KCl）＞F（CsCl），故熔點(diǎn)是逐漸降低的。

＋＋B組為金屬晶體，是由金屬鍵相互結(jié)合而成的，因?yàn)閝（Na）＜q（Mg2）＜q（Al3+），＋＋而r（Na）＞r（Mg2）＞r（Al3+），所以，F(xiàn)（Na）＜F（Mg）＜F（Al），故其熔點(diǎn)是逐漸升高的。

答案：離子

離子鍵

金屬

Na＜Mg＜Al Na＞Mg2＞Al3+

F=k

＋

＋

Na＜Mg＜Al

第四篇：【鼎尖教案】高中化學(xué)(大綱版)第三冊(cè) 第一單元 晶體的類型與性質(zhì) 第二節(jié)金屬晶體(備課資料)

●備課資料

一、金屬的物理性質(zhì) 1.金屬光澤

由于金屬原子以最緊密堆積狀態(tài)排列，內(nèi)部存在自由電子，所以當(dāng)光線投射到它的表面上時(shí)，自由電子吸收所有頻率的光，然后很快放出各種頻率的光，這就使絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)鋼灰色以至銀白色光澤。此外，金顯黃色、銅顯赤紅色、鉍為淡紅色、銫為淡黃色以及鉛是灰藍(lán)色，這是因?yàn)樗鼈冚^易吸收某一頻率的光之故。金屬光澤只有在整塊時(shí)才能表現(xiàn)出來(lái)，在粉末狀時(shí)，一般金屬都呈暗灰色或黑色。這是因?yàn)樵诜勰顣r(shí)，晶格排列得不規(guī)則，把可見光吸收后輻射不出去，所以為黑色。

2.金屬的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性

大多數(shù)金屬具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。善于導(dǎo)電的金屬也善于導(dǎo)熱，按照導(dǎo)電和導(dǎo)熱能力由大到小的順序，將常見的幾種金屬排列如下：

Ag、Cu、Au、Al、Zn、Pt、Sn、Fe、Pb、Hg 3.金屬的延展性

金屬的延展性導(dǎo)致金屬具有良好的變形性，但也有少數(shù)金屬，如銻、鉍、錳等，性質(zhì)較脆，沒有延展性。

4.金屬的密度

鋰、鈉、鉀比水輕，大多數(shù)其他金屬密度較大。5.金屬的硬度

金屬的硬度一般較大，但它們之間有很大差別。有的堅(jiān)硬如鉻、鎢等；有的卻可用小刀切割，如鈉、鉀等。

6.金屬的熔點(diǎn)

金屬的熔點(diǎn)一般較高，但高低差別較大。最難熔的是鎢，最易熔的是汞和銫、鎵。汞在常溫下是液體，銫和鎵在手上受熱就能熔化。

二、金屬與非金屬的比較 三、一發(fā)吊千鈞的金屬晶須

一種胡須那樣細(xì)的金屬晶須，竟能吊起千鈞的重量！

在提高金屬材料強(qiáng)度的試驗(yàn)過(guò)程中，科學(xué)家們驚奇地發(fā)現(xiàn)，一種胡須狀的鐵晶須（直徑為1.6微米，只有頭發(fā)絲粗細(xì)的1/50～1/40），它的抗拉強(qiáng)度竟能達(dá)到13400兆帕，是工業(yè)純鐵的70多倍，比超高強(qiáng)度鋼高出4～10倍。如果用這樣的鐵晶須編織成半徑為1毫米的線材，能安全地吊起一輛4噸重的載重卡車。這種鐵晶須堪稱金屬世界中的“大力士”。

經(jīng)現(xiàn)代的X射線衍射技術(shù)顯示，晶須內(nèi)部的原子完全按照同樣的方向和部位排列。這是一種沒有任何缺陷的理想晶體。因其全部原子各就各位，陣容排列整齊，組成了一道堅(jiān)不可摧的防線，故只有當(dāng)外力增加到使一部分原子相對(duì)于另一部分原子作整體移動(dòng)時(shí)，才能產(chǎn)生塑性變形或斷裂。而在一般金屬中，雖說(shuō)總體上原子是有規(guī)則排列的，但局部地方，一些原子的排列并不規(guī)則，因而，晶體構(gòu)造中產(chǎn)生了缺陷。晶體的缺陷有點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷三大類。點(diǎn)缺陷是指在晶體空間中，長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向都存在很小的缺陷，如有的位置上缺少原子（稱為空位），另一些位置上有多余原子（稱為間隙原子），或有外來(lái)原子溶入（稱為異類原子）等。線缺陷是指在晶體中某處有一列或幾列原子發(fā)生了有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象（稱為位錯(cuò)）。面缺陷主要指在晶粒和晶粒之間的交界面（稱為晶界）上，原子呈不規(guī)則排列。因此，對(duì)一般金屬而言，只要使少數(shù)原子發(fā)生短距離的移動(dòng)，就可以像“千里之堤，潰于蟻穴”那樣導(dǎo)致塑性變形或斷裂，因而表現(xiàn)出較低的強(qiáng)度。

目前，人們已能制造出一些極細(xì)的金屬晶須，可用它們編織成較大的線材，或讓晶須作為增強(qiáng)材料與其他材料組合成復(fù)合材料，這些新材料已在生產(chǎn)中獲得了可喜的應(yīng)用。

需要說(shuō)明的是，金屬和非金屬單質(zhì)，以及氧化物、碳化物、氮化物等化合物都能用來(lái)制造晶須。目前人們已利用幾十種單質(zhì)材料（如鐵、銅、鎳等金屬和石墨）以及數(shù)十種化合物（如碳化硅、氮化硅、三氧化二鋁等）制出了晶須。

想一想，議一議：

晶須的存在，顯示了大幅度提高金屬?gòu)?qiáng)度的可能性。目前，金屬材料的強(qiáng)度潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有充分發(fā)揮。如果我們能有效地減少金屬的晶體缺陷，制造出可供直接應(yīng)用的理想晶體，那么，世界將會(huì)變得怎么樣呢？

（答案開放：如若能制造出可供直接應(yīng)用的理想晶體，那就無(wú)異于增加了數(shù)十倍、數(shù)百倍的金屬材料產(chǎn)量，甚至從根本上改變?nèi)祟惖纳瞽h(huán)境和條件。到那時(shí)，地球上將會(huì)出現(xiàn)許多輕巧的薄殼建筑結(jié)構(gòu)，機(jī)器不再是那樣笨重和龐大，摩托車和轎車可以折疊起來(lái)隨身攜帶，航天飛機(jī)和宇宙飛船將神速地來(lái)往于星際之間，人類的活動(dòng)場(chǎng)所向著無(wú)限寬闊的宇宙空間延伸??）

第五篇：《金屬晶體與離子晶體》第一課時(shí)教案

第2節(jié)

金屬晶體與離子晶體

第1課時(shí) 金屬晶體

【教學(xué)目標(biāo)】

1.知道金屬原子的三種常見堆積方式：A1、A2、A3型密堆積

2.能從構(gòu)成金屬晶體的微粒間的作用力和微粒的密堆積出發(fā)解釋金屬晶體的延展性

【教學(xué)重點(diǎn)】金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式，【教學(xué)難點(diǎn)】金屬晶體內(nèi)原子的空間排列方式?！窘虒W(xué)方法】借助模型課件教學(xué) 【教師具備】制作課件 【教學(xué)過(guò)程】 【復(fù)習(xí)提問】

1.如何用金屬鍵解釋金屬的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性？

2.哪些因素會(huì)影響金屬鍵的強(qiáng)弱呢？

3.何謂金屬鍵？成鍵微粒是什么？有何特征？

4.A1型密堆積？何謂A3型密堆積？

【聯(lián)想質(zhì)疑】通過(guò)上一節(jié)的學(xué)習(xí)，你已知道金屬銅的晶體屬于A1型密堆積，金屬鎂屬于A3型密堆積，那么，金屬鐵、鈉、鋁、金、銀等屬于哪種類型的密堆積？除了A1型和A3型外，金屬原子的密堆積還有哪些型式？ 【板書】

一、金屬晶體

【討論】什么是金屬晶體？它有何特征？ 【回答】

【板書】

1.定義：金屬晶體是指金屬原子通過(guò)金屬鍵形成的晶體。

2.金屬鍵的特征：由于自由電子為整個(gè)金屬所共有，所以金屬鍵沒有方向性和飽和性。

【陳述】金屬原子的外層電子數(shù)比較少，容易失去電子變成金屬離子和電子，金屬離子間存在反性電荷的維系――帶負(fù)電荷的自由移動(dòng)的電子（運(yùn)動(dòng)的電子使體系更穩(wěn)定），這些電子不是專屬于某幾個(gè)特定的金屬離子這就是金屬晶體的形成的原因。

【練習(xí)】金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在（）①金屬原子②金屬離子③自由電子④陰離子 A.只有①

B.只有③

C.②③

D.②④

解析：金屬晶體內(nèi)存在的作用力是金屬鍵，應(yīng)該從金屬鍵的角度考慮，分析金屬鍵的組成和特征：由自由電子和離子組成，自由電子具有良好導(dǎo)電性，即金屬晶體是金屬離子和自由電子通過(guò)金屬鍵形成的?！具^(guò)渡】金屬原子的密堆積還有哪些型式 【板書】

3.金屬晶體的結(jié)構(gòu)型式：

【思考】如果把金屬晶體中的原子看成直徑相等的球體,把他們放置在平面上,有幾種方式?

【學(xué)生活動(dòng)】利用20個(gè)大小相同的玻璃小球進(jìn)行探討？

【思考】上述兩種方式中,與一個(gè)原子緊鄰的原子數(shù)(配位數(shù))分別是多少?哪一種放置方式對(duì)空間的利用率較高? 【思考交流】對(duì)于非密置層在三維空間有幾種堆積方式? 【講述】一種：上下對(duì)齊 的簡(jiǎn)單立方。另一種：將上層金屬原子填入下層金屬原子形成的凹穴中,每層均照此堆積.鉀、鈉、鐵等金屬采用這種堆積方式，簡(jiǎn)稱為A2型。

Ca、Al、Cu、Ag、Au等金屬晶體屬于A1型最密堆積，Mg、Zn等金屬晶體屬于A3型最密堆積，A2型密堆積又稱為體心立方密堆積，Li、Na、K、Fe等金屬晶體屬于A2型密堆積。A1型配位數(shù)為12，A2型配位數(shù)為8，A3型配位數(shù)為 12。

【聯(lián)想·質(zhì)疑】金屬晶體有哪些共同的性質(zhì)？為什么？ 【回答】導(dǎo)電導(dǎo)熱性強(qiáng);不透明、有金屬光澤;延展性好;【討論】金屬晶體中的金屬鍵和原子的堆積方式與金屬晶體的物理性質(zhì)的關(guān)系如何？

【板書】4.金屬晶體中的金屬鍵和原子的堆積方式與金屬晶體的物理性質(zhì)的關(guān)系 【總結(jié)講述】

（1）金屬晶體具有良好的導(dǎo)電性：金屬中有自由移動(dòng)的電子，金屬晶體中的自由電子在沒有外加電場(chǎng)存在時(shí)是自由運(yùn)動(dòng)的，當(dāng)有外加電場(chǎng)存在的情況下，電子發(fā)生了定向移動(dòng)形成了電流，呈現(xiàn)良好的導(dǎo)電性。

（2）金屬晶體具有良好的導(dǎo)熱性：自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬離子碰撞，從而引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某一部分受熱時(shí)，在那個(gè)區(qū)域里的自由電子能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，于是通過(guò)碰撞，自由電子把能量傳給金屬離子。金屬容易導(dǎo)熱就是由于自由電子運(yùn)動(dòng)時(shí)，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。

（3）金屬晶體具有良好的延展性：金屬有延性，可以抽成細(xì)絲，例如最細(xì)的白金絲直徑不過(guò)1/5000 mm。金屬又有展性，可以壓成薄片，例如最薄的金箔只有1/10000 mm厚。金屬晶體的延展性可以從金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加以解釋。當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，由于金屬離子與自由電子之間的相互作用沒有方向性，滑動(dòng)以后，各層之間仍保持著這種相互作用，在外力作用下，金屬雖然發(fā)生了變形，但不會(huì)導(dǎo)致斷裂。

（4）金屬的熔點(diǎn)、硬度等取決于金屬晶體內(nèi)部作用力的強(qiáng)弱。一般來(lái)說(shuō)金屬原子的價(jià)電子數(shù)越多，原子半徑越小，金屬晶體內(nèi)部作用力越強(qiáng)。因而晶體熔點(diǎn)越高、硬度越大。

金屬晶體的熔點(diǎn)變化差別較大。如：Hg在常溫下為液態(tài)，熔點(diǎn)低（－38.9℃）,而鐵等金屬熔點(diǎn)高（1355℃），這是由于金屬晶體緊密堆積方式，金屬陽(yáng)離子與自由電子的作用力不同造成的。同類型金屬金屬晶體，金屬晶體的熔點(diǎn)由金屬陽(yáng)離子半徑，離子所帶的電荷決定，陽(yáng)離子半徑越小，所帶電荷越多，相互作用力就越大，熔點(diǎn)就越高。如：熔點(diǎn)：Li>Na>K>Rb>Cs，Na

【練習(xí)】金屬晶體堆積密度大，原子配位數(shù)高，能充分利用空間的原因是（）

A.金屬原子的價(jià)電子數(shù)少 C.金屬原子的原子半徑大

B.金屬晶體中有自由電子 D.金屬鍵沒有飽和性和方向性

解析：這是因?yàn)榉謩e借助于沒有方向性的金屬鍵形成的金屬晶體的結(jié)構(gòu)中，都趨向于使原子吸引盡可能多的原子分布于周圍，并以密堆積的方式降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定。答案：D 【思考】合金為何比純金屬的性質(zhì)優(yōu)越？

【學(xué)生】閱讀—追根尋源并思考1.合金的概念？2.合金的特點(diǎn)？3.合金的類型及其性質(zhì)特點(diǎn)？

【板書】5.合金及合金的優(yōu)點(diǎn) 【總結(jié)】合金及合金的優(yōu)點(diǎn)

⑴合金：

①定義：把兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金。

②特點(diǎn)：

a.合金的熔點(diǎn)比其成分中各金屬的熔點(diǎn)都要低，而不是介于兩種成分金屬的熔點(diǎn)之間。

b.具有比各成分金屬更好的硬度、強(qiáng)度和機(jī)械加工性能。例如：金屬鋁很軟，但如果將鋁與銅、鎂按一定的比例混合，經(jīng)高溫熔融后冷卻可以得到硬鋁，硬度大大提高。

⑵合金的不同類型及各自的性質(zhì)特點(diǎn)

①當(dāng)兩種金屬的電負(fù)性、化學(xué)性質(zhì)和原子半徑相差不大時(shí)，形成的合金稱為金屬固熔體，如銅鎳、銀金合金。這類合金的強(qiáng)度和硬度一般都比組成它的各成分金屬的強(qiáng)度和硬度大。

②當(dāng)兩種金屬元素的電負(fù)性或原子大小相差較大時(shí)，形成的合金稱為金屬化合物，如Ag3Al合金。這類合金通常具有較高的熔點(diǎn)，較大的強(qiáng)度，較高的硬度和耐磨性，但塑性和韌性較低。

③原子半徑較小時(shí)氫、硼、氮等非金屬元素滲入過(guò)渡金屬結(jié)構(gòu)的間隙中，稱為金屬間隙化合物或金屬間隙固熔體。這類合金具有很高熔點(diǎn)和很大的硬度，遮住要是填隙原子和金屬原子之間存在共價(jià)鍵的原因。【概括整合】

【板書設(shè)計(jì)】

一、金屬晶體

1.定義：金屬晶體是指金屬原子通過(guò)金屬鍵形成的晶體。2.金屬鍵的特征；金屬鍵沒有方向性和飽和性。3.金屬晶體的結(jié)構(gòu)型式：

4.金屬晶體中的金屬鍵和原子的堆積方式與金屬晶體的物理性質(zhì)的關(guān)系 5.合金及合金的優(yōu)點(diǎn)