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第二章  鎂   鋁

§2-1  金屬的物理性質

教學目標

    知識教學點：

1.     金屬的分類（冶金工業、密度大小、豐度等）

2.     金屬晶體及金屬晶體中質點間的作用方式。

3.     金屬的物理共性（導電性、導熱性、延展性等）及有關解釋。

    能力培養：

通過引導學生思考、回憶常見金屬的有關特點，結合教材內容歸納出金屬的物理通性。對中學階段學習的四種晶體從不同角度進行對比和歸納。

重點難點

        金屬的物理性質

        用金屬結構理論解釋金屬的物理性質

         金屬晶體

教學過程

   從元素周期表的元素    種來看，金屬元素有   種，約占4/5的比例。它們位于元素周期表中每個周期原前部，包括：

IA（除氫外）；    IIA，IIIA（除硼外）

IVA的鍺、錫、鉛；   VA 銻、鉍；  VIA 釙

各副族和VIII族元素

   金屬性最強和元素位于表的左下方，即銫和鈁。其中許多金屬早已廣泛應用于生產和生活中，還有許多金屬元素正在被人類認識（如：稀有金屬），它們的用途也正在逐步擴大。

   據有關報導，1991年底我國鋼的年產量位于世界第四位，年產量超過7000萬噸。有色金屬的稀有金屬的生產利用也有很大發展。

   引導學生按照自學提綱自學。

一．金屬的分類：

  按照為同的分類標準，可對金屬從不同的角度進行分類。

1.    冶金工業的分類方法：

有色金屬：除鐵、鉻、錳外

黑色金屬：鐵、鉻、錳

2.    根據金屬密度的大小：

輕金屬：（密度小于4.5的）如：K Ca Na Mg Al Zn

重金屬：（密度大于4.5的）如：Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au

3.    根據地殼中的含量（豐度）：

常見金屬：Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu等等

稀有金屬：鉬、鈮、鋯等等

二．金屬的物理通性（展示幾種金屬樣品，讓學生通過觀察、討論提出）

1.    常溫下均呈固態（汞除外）

2.    都有金屬光澤，不透明。

多數金屬為銀白色或灰色，少數金屬有顏色，如：

金 -? 黃色 ；銅 ? 紫紅色 ；鉛 ? 藍色

（中學階段不要求解釋原因）

3.    都能導電、傳熱。

4.    都有延展性。

 如在金屬進行機械加工時，可以抽成細絲而不斷，可以壓成薄片而不裂。

這說明了金屬在晶體結構方面有著相似性

三．金屬的晶體結構：

 [展示]金屬內部結構課件 或掛圖  課本第17頁圖2-1

   常溫下除汞是液態（熔點 -39℃）以外，其余所有金屬常溫下均不晶體。用X射線研究發現，在晶體中金屬原子好像硬球一層一層地緊密堆積著。

   金屬原子的價電子比較少，原子核對價電子的吸引力較小，這些電子較容易離開原子核，成為金屬離子和自由電子。

   在通常情況下，金屬離子對釋出的電子（自由電子）有較強的作用力，這些電子不能脫離金屬晶體，而是在整個晶體里自由運動著。

   由于自由電子為整個晶體里的金屬離子所共有，又跟金屬離子有著較強的作用（金屬鍵），因而使許多金屬離子相互結合在一起，形成晶體。

引導學生解釋金屬的物理通性.

1.    導電性：

在通常情況下，金屬里金屬離子之間是緊密排列并堆積在一起的，但自由電子卻能在整個晶體里自由運動（無一定方向）。但在一定外電場的條件下，自由電子在金屬中就發生定向移動而形成電流，所以金屬易導電。

2.    導熱性：

自由電子有運動時常跟金屬離子碰撞而引起兩者能量的交換。當金屬某部分受熱，在那啊區域的自由電子能量增加，運動速度加快，通過碰撞子就把能量傳遞給其它金屬離子，金屬就是借著自由電子的運動，把能量從溫度高的部分傳遞到的部分，從而便整塊金屬達到同樣的溫度。

   一般講：導電性好的金屬其導熱性也好，導電性最好的金屬是銀（依次是銅、金、鋁、鋅等）

   溫度越高，金屬導電性越差（阻礙自由電子的定向移動）

3.    具有良好的延展性：

當金屬受外力作用時，各層之間會發生相對滑動，但由于金屬離子跟自由電子之間的較強作用依然存在，所以金屬只發生形變，但不會斷裂，金屬的這種延展性使金屬具有良好的機械加工性能。

不的金屬其延展性大小不同，如：鉑和金的延展性特別好，（ 延展性依次為：鉑、金、銀、鋁、銅、鐵等）最細的是鉑絲，其直徑不超過0.0002mm， 大約是頭發直徑的1/400， 金的展性第一（依次是銀、鋁、銅等）最薄的金箔只有0.0001mm，以至十萬張這種金箔重疊起來，其厚度只有1cm。

   金屬除共同的物理性質外，還有自己的特性。如;不同的硬度、熔點、密度等。這是由于不同的金屬的原子核電荷數、原子半徑大小和晶體結構不同所決定的。

  ☺在金屬單質是熔點最低的是汞（-39℃） 最高的是鎢（3410℃）

   大多數金屬單質拓熔沸點都較高。

  ☺ 在金屬單質中，常溫為固態時，硬度最大的是鉻（9.0）

                                 硬度最小的是銫（0.2）

  ☺ 金屬中密度最大的是鋨（20℃,22.5 g/cm3 ）

最小的是鋰（ 20℃,0.53 g/cm3）

  ☺ 同是金屬晶體，金屬離子半徑小的，與自由電子相互作用則大，熔沸點較高。如：熔點 Li> Na > K > Rb > Cs