1、第 1 页 共 3 页 课堂互动三点剖析一、金属键与金属特性1.金属键的实质金属键的实质也是一种电性作用：在金属固体中，由于金属元素的电离能和电负性较小，金属原子的价电子容易脱离原子核的束缚在金属阳离子之间“自由”运动，即成为“自由电子”。正是由于 “自由电子”在整个金属固体中不停地运动，使得体系的能量大大降低，把金属离子紧紧地结合在一起。这种在金属阳离子和“自由电子”之间存在的强烈的相互作用，叫做金属键。2.金属键的特征金属键没有方向性和饱和性；金属键中的电子在整个三维空间运动，属于整块金属。3.金属键与金属性质之间的关系由于金属晶体中有“自由电子”，所以当可见光照射到金属表面上时， “自由
2、电子”能够吸引所有频率的光并很快放出，使得金属不透明并具有金属光泽。当把金属导线接到电源的正、负极时，有了电势差， “自由电子”就沿导线由负极向正极流动形成电流，使金属显示出导电性。同样，当金属中有温度差时，不停运动着的“自由电子”通过它们与金属离子间的碰撞，把能量由高温处传向低温处，使金属显示出导热性。4.影响金属键强弱的因素影响金属键强弱的主要因素有金属元素的原子半径、单位体积内自由电子的数目等。一般地，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，金属键就越强，金属晶体的硬度就越大，熔沸点就越高。如锂的金属键强于钠的金属键，与金属钠相比较，锂的熔点较高，硬度较大。二、金属晶体金属
3、晶体是由按一定规律紧密堆积的金属阳离子和自由电子通过金属键而构成的晶体。金属晶体的结构形式可归结为等径圆球的密堆积。金属晶体的性质不仅取决于金属键，而且与晶体中金属原子的堆积方式有关。金属原子只有少数的价电子能用于成键，这样少的价电子不足以使金属晶体中原子间形成正规的共价键或离子键，因此金属在形成晶体时倾向于组成极为紧密的结构，使每个原子拥有尽可能多的相邻原子（通常是 8 个或 12 个原子） ，这样电子的能级可以尽可能多的重叠，从而形成“少电子多中心”键，金属的这种结构形式，已为金属的 X 射线衍射图谱所证实。在金属中最常见的三种晶格是：（1）配位数为 8 的体心立方晶格钾型；（2）配位数为
4、 12 的面心立方紧堆晶胞铜型；（3）配位数为 12 的立方紧堆晶胞镁型。另外，科学家还发现 Po 这种金属的堆积方式是简单立方堆积8 个 Po 原子在立方晶格的 8 个顶点上。所谓紧堆晶胞是指金属晶体以圆球状的金属原子一个挨一个地紧密堆积在一起而组成的。这些圆球形原子在空间的排列形式是使在一定体积的晶体内含有最多数目的原子，这种结构形式就是紧堆结构，是晶体的最紧密的结构形式，圆球在全部体积中占 74%，其余为晶体空隙。在体心立方（钾型）晶格中，圆球在全部体积中仅占68%，所以可以认为它不是紧堆结构；而 Po 金属晶体的堆积中圆球在全部体积中仅占52%，所以它也不是紧堆结构。各个突破【例 1】
5、物质结构理论推出：金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用，叫金属键。金属键越强，其金属的硬度越大，熔沸点越高，且据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是（ ）A.镁的硬度大于铝第 2 页 共 3 页 B.镁的熔沸点低于钙C.镁的硬度大于钾D.钙的熔沸点高于钾解析：本题为信息给予题，主要考查自学能力、思维能力和原子结构知识。根据题目所给予信息：镁和铝的电子层数相同，价电子：AlMg，离子半径：Al3+Mg 2+，Al 的硬度大于镁；镁、钙电子数相同，但半径 CaMg，金属键强弱MgCa，所以 B 选项不正确，用以上比较方法可推出：电荷数
6、Mg2+K +；离子半径：Mg2+Na +K +。所以金属键：MgK ，硬度：MgK，所以 C 选项正确。钙和钾元素位于同一周期，价电子数：CaK ；电荷数：Ca 2+K +；离子半径：K +Ca 2+，金属键：CaK；熔点：CaK，所以 D 选项正确。答案：AB类题演练 1试比较下列金属熔点的高低，并用金属键的知识解释。（1）Na Mg Al（2）Li Na K Rb Cs解析：（1）离子半径 Na+ Mg2+Al 3+，而离子电荷Na +Mg 2+Al 3+，金属晶体中，离子半径越小，电荷数越大，金属键越强，金属晶体的熔点越高。（2）Li +、Na +、K +、Rb +、Cs +的离子电荷
7、数相同，离子半径 Li+Na +K +Rb +Cs +，金属键 LiNa KRb Cs。所以熔点逐渐变小。答案：（1）熔点：NaMg Al（2）熔点：LiNa KRbCs【例 2】金属的下列性质中，能用金属晶体结构加以解释的是（ ）容易导电 容易导热 有延展性 易 锈蚀A.B.C.D.解析：金属容易导电是因为晶体中存在许多自由电子，这些自由电子的运动是没有方向性的，但在外加电场作用下，自由电子就会发生定向移动形成电流；容易导热是因为自由电子在运动时经常与金属离子碰撞而引起能量的交换，从而能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度；有延展性是因为金属离子和自由电子之间的较强作用
8、，当金属受到外力时，晶体中的各离子层就会发生相对滑动，但由于金属离子和自由电子之间的相互作用没有方向性，受到外力后相互作用没有被破坏，故虽发生形变，但不会导致断裂；易锈蚀是因为金属易被氧化变为金属阳离子，与金属晶体结构无关。所以答案为 D。答案：D类题演练 2按下列四种有关性质的叙述，可能属于金属晶体的是（ ）A.由分子间作用力结合而成，熔点很低B.固体或熔融后易导电，熔点在 1 000 左右C.由共价键结合成网状晶体，熔点很高D.固体不导电，但溶于水或熔融后能导电解析：A 为分子晶体；B 中固体能导电，熔点在 1 000 左右，不是很高，排除石墨等固体，应为金属晶体；C 为原子晶体； D 为离子晶体。第 3 页 共 3 页 答案：B变式提升 3下列物质的熔沸点依次升高的是（ ）A.Na,Mg,AlB.Na,Rb,CsC.Mg,Na,KD.铝、硅铝合金、单晶硅解析：金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多，相互作用力就越大，熔沸点就会相应升高，因此 AlMgNaKRbCs;而合金的熔点一般比组成它的各成分金属的熔点都低，因此 D 也错误。答案：A
