第三節(jié) 金屬晶體(第1課時)教案

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第三節(jié) 金屬晶體(第1課時) 【教學(xué)目標(biāo)】 1、理解金屬鍵的概念和電子氣理論 2、初步學(xué)會用電子氣理論解釋金屬的物理性質(zhì) 【教學(xué)難點】金屬鍵和電子氣理論 【教學(xué)重點】金屬具有共同物理性質(zhì)的解釋。 【教學(xué)過程設(shè)計】 【引入】大家都知道晶體有固定的幾何外形、有確定的熔點，水、干冰等都屬于分子晶體，靠范德華力結(jié)合在一起，金剛石、金剛砂等都是原子晶體，靠共價鍵相互結(jié)合，那么我們所熟悉的鐵、鋁等金屬是不是晶體呢？它們又是靠什么作用結(jié)合在一起的呢？ 【板書】一、金屬鍵 金屬晶體中原子之間的化學(xué)作用力叫做金屬鍵。 【講解】金屬原子的電離能低，容易失去電子而形成陽離子和自由電子，陽離子整體共同整體吸引自由電子而結(jié)合在一起。這種金屬離子與自由電子之間的較強作用就叫做金屬鍵。金屬鍵可看成是由許多原子共用許多電子的一種特殊形式的共價鍵，這種鍵既沒有方向性也沒有飽和性，金屬鍵的特征是成鍵電子可以在金屬中自由流動，使得金屬呈現(xiàn)出特有的屬性在金屬單質(zhì)的晶體中，原子之間以金屬鍵相互結(jié)合。金屬鍵是一種遍布整個晶體的離域化學(xué)鍵。 【強調(diào)】金屬晶體是以金屬鍵為基本作用力的晶體。 【板書】二、電子氣理論及其對金屬通性的解釋 1．電子氣理論 【講解】經(jīng)典的金屬鍵理論叫做“電子氣理論”。它把金屬鍵形象地描繪成從金屬原子上“脫落”下來的大量自由電子形成可與氣體相比擬的帶負(fù)電的“電子氣”，金屬原子則“浸泡”在“電子氣”的“海洋”之中。 2．金屬通性的解釋 【展示金屬實物】展示的金屬實物有金屬導(dǎo)線(銅或鋁)、鐵絲、鍍銅金屬片等，并將鐵絲隨意彎曲，引導(dǎo)觀察銅的金屬光澤。敘述應(yīng)用部分包括電工架設(shè)金屬高壓電線，家用鐵鍋炒菜，鍛壓機把鋼錠壓成鋼板等。 【教師引導(dǎo)】從上述金屬的應(yīng)用來看，金屬有哪些共同的物理性質(zhì)呢? 【學(xué)生分組討論】請一位同學(xué)歸納，其他同學(xué)補充。 【板書】金屬共同的物理性質(zhì) 容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等。 ⑴金屬導(dǎo)電性的解釋 在金屬晶體中，充滿著帶負(fù)電的“電子氣”，這些電子氣的運動是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下電子氣就會發(fā)生定向移動，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。 【設(shè)問】導(dǎo)熱是能量傳遞的一種形式，它必然是物質(zhì)運動的結(jié)果，那么金屬晶體導(dǎo)熱過程中電子氣中的自由電子擔(dān)當(dāng)什么角色? ⑵金屬導(dǎo)熱性的解釋 金屬容易導(dǎo)熱，是由于電子氣中的自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞從而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。 ⑶金屬延展性的解釋 當(dāng)金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，所以在各原子層之間發(fā)生相對滑動以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不易斷裂。因此，金屬都有良好的延展性。 【練習(xí)】 1．金屬晶體的形成是因為晶體中存在 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 2．金屬能導(dǎo)電的原因是 A、金屬晶體中金屬陽離子與自由電子間的相互作用較弱 B、金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動 C、金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動 D、金屬晶體在外加電場作用下可失去電子 課后閱讀材料 1．超導(dǎo)體——一類急待開發(fā)的材料 一般說來，金屬是電的良好導(dǎo)體(汞的很差)。 1911年荷蘭物理學(xué)家H昂內(nèi)斯在研究低溫條件下汞的導(dǎo)電性能時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度降到約4 K(即—269、)時汞的電阻“奇異”般地降為零，表現(xiàn)出超導(dǎo)電性。后又發(fā)現(xiàn)還有幾種金屬也有這種性質(zhì)，人們將具有超導(dǎo)性的物質(zhì)叫做超導(dǎo)體。 2．合金 兩種和兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，叫做合金，合金屬于混合物，對應(yīng)的固體為金屬晶體。合金的特點①仍保留金屬的化學(xué)性質(zhì)，但物理性質(zhì)改變很大；②熔點比各成份金屬的都低；③強度、硬度比成分金屬大；④有的抗腐蝕能力強；⑤導(dǎo)電性比成分金屬差。 3．金屬的物理性質(zhì)由于金屬晶體中存在大量的自由電子和金屬離子(或原子)排列很緊密，使金屬具有很多共同的性質(zhì)。 (1)狀態(tài)：通常情況下，除Hg外都是固體。 (2)金屬光澤：多數(shù)金屬具有光澤。但除Mg、Al、 Cu、Au在粉末狀態(tài)有光澤外，其他金屬在塊狀時才表現(xiàn)出來。 (3)易導(dǎo)電、導(dǎo)熱：由于金屬晶體中自由電子的運動，使金屬易導(dǎo)電、導(dǎo)熱。 (4)延展性 (5)熔點及硬度：由金屬晶體中金屬離子跟自由電子間的作用強弱決定。金屬除有共同的物理性質(zhì)外，還具有各自的特性。 ①顏色：絕大多數(shù)金屬都是銀白色，有少數(shù)金屬具有顏色。如Au金黃色Cu紫紅色Cs銀白略帶金色。 ②密度：與原子半徑、原子相對質(zhì)量、晶體質(zhì)點排列的緊密程度有關(guān)。最重的為鋨(Os)鉑(Pt)最輕的為鋰(Li) ③熔點：最高的為鎢(W)，最低的為汞(Hg)，Cs，為28．4℃　Ca為30℃ ④硬度：最硬的金屬為鉻(Cr)，最軟的金屬為鉀 (K)，鈉(Na)，銫(Cs)等，可用小刀切割。 ⑤導(dǎo)電性：導(dǎo)電性能強的為銀(Ag)，金(Au)，銅 (Cu)等。導(dǎo)電性能差的為汞(Hg) ⑥延展性：延展性最好的為金(Au)，Al 2