第三节金属晶体ppt课件.ppt

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1、3-3-1 金属键与金属晶体,金属的通性：,易导电、导热、有延展性、有金属光泽、不透明,金属为什么具有这些共同性质呢?,金属单质中的微粒通过什么作用结合在一起？,金属原子脱落下来的 形成遍布整块晶体的 ，被 共用，从而把所有的金属原子维系在一起。,电子气理论内容:,价电子,“电子气”,所有原子,一、金属键：,与 之间的强烈的相互作用,2.定义,金属阳离子,自由电子,3.成键微粒：,金属阳离子,自由电子,4.实质：,静电作用(静电引力和静电斥力),5.特征：,共用,方向,饱和,6.影响因素,1.电子气理论,多,小,原子半径和价电子数,自由电子被所有金属阳离子 ； 无 性、 性,完成下表：,金属阳

2、离子 自由电子,阴、阳离子,静电作用,静电作用,二、金属晶体： 1.概念：金属阳离子和 通过 ， 结合而成的晶体，跟原子晶体一样，是一种 。 2.构成微粒： 3.微粒间作用力: 4.种类：金属晶体包括 和 。 3.物理性质：熔沸点_,硬度_,导电性_ 规律：,自由电子,金属键,巨分子,金属单质,合金,小,多,强,金属键,金属阳离子和自由电子,差别大,差别大,固态或熔融态均导电,练习：试比较下列金属熔点的高低，并解释之Na、Mg、Al Li、Na、K、Rb、Cs,Na、Mg、Al的原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增大，所以金属键的强度逐渐增大，金属晶体的熔沸点逐渐升高，硬度逐渐增大。,NaMgAl

3、,LiNaKRbCs,Li、Na、K、Rb、Cs的价电子数相同，但原子半径逐渐增大，所以金属键的强度逐渐减小，金属晶体的熔沸点逐渐降低，硬度逐渐减小。,4.用电子气理论解释金属的通性：,延展性：当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层会发生相对滑动，但各原子层的 不会改变；且由于金属离子与自由电子间的相互作用没有 性，原子层发生相对滑动后仍可保持这种相互作用，所以金属单质都有良好的延展性。,排列方式,方向,外力作用下，金属单质中各原子层的排列方式和金属键不变,在金属晶体中，自由电子的运动没有 性， 但在外加电场的条件下自由电子会发生 ，形成 ，所以金属容易导电。,方向,定向移动,电流,外加电场,

4、任何状态,自由移动的阴阳离子,自由移动的电子,水溶液或熔融状态,电解发生化学反应,e-定向移动，物理变化,导电性：,自由电子运动时与金属离子发生 ,引起热交换，从而传递热量。,碰撞,自由电子在外加电场的作用下发生定向移动,自由电子与金属离子碰撞传递热量,晶体中各原子层相对滑动但金属键仍在,导电性,导热性,延展性,导热性：,总结：,小结：三种晶体类型与性质的比较,共价键,范德华力,金属键,原子,分子,金属阳离子和自由电子,很高,很低,差别较大,很大,很小,差别较大,资料,金属之最,熔点最低的金属是-,汞,熔点最高的金属是-,钨,密度最小的金属是-,锂,密度最大的金属是-,锇,硬度最小的金属是-,

5、铯,硬度最大的金属是-,铬,最活泼的金属是-,铯,最稳定的金属是-,金,延性最好的金属是-,铂,展性最好的金属是-,金,第三节金属晶体2,三、金属晶体的原子堆积模型,（一）几个概念 紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间。,配位数：在晶体中与某一微粒等距离且紧密相邻的微粒的数目。,空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积百分数，用它来表示紧密堆积的程度。,（二） 二维空间,金属晶体中的原子可看成直径相等的小球。将等径圆球在一平面上排列，有两种排布方式，按（b）图方式排列，圆球周围剩余空隙最小，称为密置层；按（a）图方式排列，剩余的空隙较大，称为非密置层。,（a）

6、非密置层（b）密置层,金属原子在二维空间的两种放置方式中，配位数分别为：非密置层_;密置层_,非密置层,密置层,1,2,3,4,1,2,3,4,5,6,配位数：4,配位数：6,配位数：,6,空间利用率：52%,（三）三维空间非密置层,简单立方堆积（Po）,相邻非密置层原子的原子核在同一直线上的堆积。,为清晰起见，我们使金属原子不想接触，以便更好的观察这种堆积的晶胞。,简单立方堆积,简单立方堆积中一个晶胞的原子个数：,81/8=1,配位数：,8,空间利用率：68%,2.体心立方堆积钾型（碱金属）,非密置层的另一种堆积方式是将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，并使非密置层的原子稍稍分离，

7、每层均照此堆积。,体心立方堆积：,这种堆积晶胞是一个体心立方，每个晶胞每个晶胞含 个原子，空间利用率不高（68%），属于非密置层堆积，配位数为 ，许多金属（如Na、K、Fe等）采取这种堆积方式。,2,8,体心立方堆积,体心立方堆积中一个晶胞的原子个数：,1+81/8=2,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。,(四）三维空间密置层,1,2,3,4,5,6,(四）三维空间密置层,方式1：第三层球对准第一层球：,每两层形成一个周期，即 A B 堆积方式，形成

8、六方最密堆积。,六方最密堆积的前视图,1.六方最密堆积镁型,平行六面体,六方紧密堆积,六方最密堆积,配位数：,12,空间利用率：74%,方式2第三层球对准第一层的 2，4，6 位,1,2,3,4,5,6,每三层形成一个周期，即 A B C 堆积方式，形成面心立方最密堆积。,面心立方最密堆积的前视图,方式1：第三层球对准第一层球：,(四）三维空间密置层,2.面心立方最密堆积铜型,配位数：,12,空间利用率：74%,面心立方最密堆积,面心立方:铜型,金属原子的堆积方式,二维空间,非密置层,密置层,三维空间,三维空间,简单立方堆积,体心立方堆积,六方最密堆积,面心立方最密堆积,面心立方最密堆积,堆积

9、方式及性质小结,简单立方堆积,体心立方密堆积,六方最密堆积,面心立方,六方,体心立方,简单立方,74%,74%,68%,52,12,12,8,6,Cu、Ag、Au,Mg、Zn、Ti,Na、K、Fe,Po,1. 某些金属晶体(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。,2. 已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜的相对原子质量为63.54，密度为8.936g/cm3，试求（1）图中正方形边长 a，（2）铜的金属半径 r,a,a,r,r,o,r,r,提示：数出面心立方中的铜的个数：,