2024_2025年高中化学第三章晶体结构与性质第3节金属晶体2教案新人教版选修3.doc
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第三节金属晶体
教学目标:
1. 知道金属键的涵义，能用金属键理论说明金属的一些物理性质。
2.能列举金属晶体的基本积累模型。
教学重点、难点：能用金属键理论说明金属的一些物理性质。
探究建议：
1，探讨：为什么金属晶体具有导电性、导热性和金属光泽？
2、探讨：模型方法在探究原子结构中的应用。
3、用橡皮泥制作三种晶体的模型。.
课时划分：一课时
教学过程：
设问]同学们都知道金属能导电、导热、有延展性，金属为什么具有这些性质？金属中的自由电子来源于哪里？
板书]第三节金属晶体
一、金属键
讲解并描述]要想说明金属的各种物理性质，让我们先来相识“金属键与电子气理论”。
板书]1、金属键与电子气理论：
讲解]描述金属键本质的最简洁理论是“电子气理论”。该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被全部原子所共用，从而把全部的金属原子维系在一起。由此可见，金属晶体跟原子晶体一样，是一种“巨分子”。金属键的强度差别很大。例如，金属钠的熔点较低、硬度较小，而钨是熔点最高、硬度最大的金属，这是由于形成的金属键强弱不同的原因。
板书]金属键为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”。脱落下来的价电子又称自由电子。
思索]怎样用电子气理论说明的各种物理性质呢？
讲解]电子气理论还可以用来说明金属材料良好的延展性。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，但不会变更原来的排列方式，而且充满在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属都有良好的延展性。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变更，这也是对金属材料形成合金以后性能发生变更的一种比较粗浅的说明。
投影]电子气理论对金属良好延展性的说明：
讲解并描述]电子气理论还非常形象地用电子气在电场中定向移动说明金属良好的导电性，用电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞说明金属的热导率随温度上升而降低的现象。
板书]2、说明金属的物理性质：延展性、导热性、导电性（自由电子、金属键不断裂）。
过渡]金属原子象钢球一样积累着，咱们接着探讨金属原子的积累模型。
板书]二、金属晶体的原子积累模型
讲解并描述]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：
讲解并描述]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。
沟通探究]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。
过渡]金属晶体可看成金属原子在三维空间中积累而成。金属原子积累有如下4种基本模式。
板书]1、简洁立方积累：
投影]
讲解]不难理解，这种积累方式形成的晶胞是一个立方体，每个晶胞含1个原子，被称为简洁立方积累。这种积累方式的空间利用率太低，只有金属钋(Po)实行这种积累方式。
板书]晶胞：一个立方体，1个原子，如金属钋。
2、钾型
投影]
讲解]非密置层的另一种积累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，每层均照此积累，如图3—24所示。
设问]与立方积累相比空间利用率那一个高？
板书]晶胞：体心立方，两个原子。如碱金属。
沟通探究]动手：把非密置层的小球黏合在一起，再一层一层地积累起来，使相邻层的球紧密接触。试一试，除了上述两种积累方式外，是否可能有第三种方式?
板书]3、镁型和铜型
讲解]密置层的原子按上述钾型积累方式积累，会得到两种基本积累方式——镁型和铜型。镁型如图3—25左所示，按ABABABAB……的方式积累；铜型如图3—25右所示，按ABCADCABC……的方式积累。分别用代表性金属命名为镁型和铜型①，这两种积累方式都是金属晶体的最密积累，配位数均为12，空间利用率均为74％，但所得晶胞的形式不同。
投影]金属晶体的两种积累方式：
板书]镁型：按ABABABAB……方式积累；铜型：ABCADCABC……方式积累；配位数均为12，空间利用率均为74％。
小结]金属晶体的四种模型对比：
积累模型
接受这种积累的典型代表
空间利用率
配位数
简洁立方
Po
52％
6
钾型(bcp)
Na、K、Fe
68％
8
镁型(hcp)
Mg、Zn、Ti
74％
12
铜型(ccp)
Cu、Ag、Au
74％
12
作业]P801、2、3、4