《金属键金属晶体》PPT课件.ppt

金属键 金属晶体,金属特性,延展性，能导电,金属光泽,能传热,1、非金属原子之间通过共价键结合成单质或化合物活泼金属与活泼非金属通过离子键结合形成化合物，那么，金属单质中金属原子之间是采取怎样的方式结合的呢？,2、你能根据图31中金属的用途和日常生活经验归纳出金属的物理性质吗？你知道由金属原子堆积而成的金属为什么具有这些物理性质吗？,一、金属键和金属特性,1、金属键：,（1）含义：金属离子和自由电子之间强烈的相互作用。,这些电子在三维空间里可以自由运动，且与金属阳离子吸引胶合在一起，形成金属晶体，这种结合力成为金属键。,金属键的强弱受什么因素影响？,金属键的强弱受什么因素影响？,（2）金属键的强弱,结论：一般而言，金属元素的原子半径越小、单位体积内自由电子的数目越多，金属键就越强，金属晶体的硬度越大，熔沸点就越高！,提示：原子化热是指1mol金属固体完全气化成远离的气态原子时吸收的能量。,熔点最高的金属为钨(3407)，最低的为汞(39),2、金属特性金属键理论解释,(1)导电性,自由电子能较“自由”地在整个晶体内运动，但在外加电场作用下，自由电子在金属内部作定向(移向正极)移动，使金属具有良好的导电性。,(2)传热性,金属受热，加速自由电子与金属原子之间的能量交换，将热能从一端传递到另一端，从而使金属具有良好的传热性。,(3)延展性,由于自由电子的胶合作用，当晶体受到外力作用时，原子间容易进行滑动，所以金属往往能够捶打成薄片，抽拉成细丝，表现出良好的延展性。,(4)金属光泽*,自由电子能量差异很大，所以金属能够吸收几乎所有的可见光并在金属表面把不同能量的光子重新释放出来，而使金属不透明，具有多彩的金属光泽。,二、金属晶体,人类对晶体结构的认识,宏观上：有规则的几何外形,微观上：晶体内部微粒有序排列,讨论：这些微粒是如何作有序排列的？你如何理解？,人类对晶体结构的认识,晶体的原子呈周期性排列 非晶体的原子不呈周期性排列,二、金属晶体将金属原子视作等径小球,金属铜的晶体结构,晶胞是人为划定的,晶胞堆积成晶体,晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻然而，蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为划定的。,1、晶胞：能够反映晶体结构特征的基本重复单位(或称为最小重复单位)，它是人为划定的。,晶胞堆积成晶体,二、金属晶体将金属原子视作等径小球,特征：晶胞一般都是平行六面体，且无隙并置，即晶胞与晶胞之间共棱、共面、共顶点，具有可平移性。,金属晶体的结构：等径球的堆积。,如果将等径小球在一平面上排列，有两种排布方式，按（a）图方式排列，园球周围剩余空隙最小，称为密置层；按（b）图方式排列，剩余的空隙较大，称为非密置层。由密置层按一定方式堆积起来的结构称为密堆积结构。,2、常见堆积方式,非密置层,简单立方,体心立方,属于体心立方晶格结构的金属晶体有：Na、K、Cr、Mo、W等。,体心立方堆积中，任何一个原子都可以作为体心；体心的原子在另外一种情况下可能作为顶点。,第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1,3,5 位。(或对准 2,4,6 位，其情形是一样的),关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。,下图是此种六方最密堆积的前视图,A,第一种是将球对准第一层的球。,于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，形成六方最密堆积,属于六方紧密堆积晶格的金属晶体有：Mg、Zn、Ti等。,此种立方最密堆积的前视图,A,第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。得到立方最密堆积,ABC ABC 形式的堆积，为什么是面心立方堆积？我们来加以说明。,属于面心立方晶格的金属晶体有：Ag、Au、Cu、Pb等。,图中不同颜色的小球都代表同一种金属原子,3、晶胞中原子个数计算方法,1/8 1,立方晶胞中实有化学单元(原子、离子或分子)数的确定,六方晶胞中，角顶的贡献为1/6,按照晶胞中所含原子个数的计算方法，试计算出面心立方堆积晶胞中所含原子个数。,面心立方堆积的晶胞中所含原子个数为4,Na,Zn,金刚石,练习：试计算下列晶胞中所含原子个数。,4、合金,一种金属和另一种或几种金属(或非金属)的融合体,讨论：阅读P37合金的性质与结构，总结出合金相比于纯金属的优点。,4、晶体密度,Z代表晶胞中原子或分子数NA代表阿佛加德罗常数M代表化学式量V代表晶胞体积,例题：晶体是质点（分子、离子、或原子）在空间有规则地排列的，具有整齐外形，以多面体出现的固体物质。在空间里无限地周期性的重复能成为晶体的具有代表性的最小单元，称为晶胞。一种AlFe合金的立体晶胞如图所示。（1）确定该合金的化学式_。（2）若晶胞的边长a nm，计算此合金的密度（不必化简）g/cm3。,Fe2Al,或,