《金屬晶體》課件正式

1、金屬樣品金屬樣品 一一、金屬共同的物理性質(zhì)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。容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等。金屬為什么具有這些共同性質(zhì)呢金屬為什么具有這些共同性質(zhì)呢? ?二、金屬的結(jié)構(gòu)二、金屬的結(jié)構(gòu)組成粒子：組成粒子：金屬陽(yáng)離子和自由電子金屬陽(yáng)離子和自由電子作用力：作用力：金屬離子和自由電子之間的較強(qiáng)作金屬離子和自由電子之間的較強(qiáng)作用用 金屬鍵（電子氣理論）金屬鍵（電子氣理論）金屬晶體：金屬晶體：通過(guò)金屬鍵作用形成的單質(zhì)晶體通過(guò)金屬鍵作用形成的單質(zhì)晶體金屬鍵強(qiáng)弱判斷金屬鍵強(qiáng)弱判斷: :陽(yáng)離子所帶電荷多、陽(yáng)離子所帶電荷多、半徑小金屬鍵強(qiáng)，半徑小金屬鍵強(qiáng)，熔沸點(diǎn)高。

2、熔沸點(diǎn)高?！居懻摗居懻? 1】 金屬為什么易導(dǎo)電？金屬為什么易導(dǎo)電？ 在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子的運(yùn)動(dòng)是沒(méi)有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件電子的運(yùn)動(dòng)是沒(méi)有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下下自由電子自由電子就會(huì)就會(huì)發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)，因而形成電流，所以，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。金屬容易導(dǎo)電。晶體類型晶體類型離子晶體離子晶體金屬晶體金屬晶體 導(dǎo)電時(shí)的狀態(tài)導(dǎo)電時(shí)的狀態(tài)導(dǎo)電粒子導(dǎo)電粒子水溶液或水溶液或熔融狀態(tài)下熔融狀態(tài)下晶體狀態(tài)晶體狀態(tài)自由移動(dòng)的離子自由移動(dòng)的離子 自由電子自由電子比較離子晶體、金屬晶體導(dǎo)電的區(qū)別：比較離子晶體

3、、金屬晶體導(dǎo)電的區(qū)別：三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系三、金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系1、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)電性的關(guān)系【討論【討論2 2】金屬為什么易導(dǎo)熱？金屬為什么易導(dǎo)熱？ 自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬離子碰撞，自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬離子碰撞，引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某部分受熱時(shí)，引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬某部分受熱時(shí)，那個(gè)區(qū)域里的自由電子能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加那個(gè)區(qū)域里的自由電子能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，通過(guò)碰撞，把能量傳給金屬離子?？?，通過(guò)碰撞，把能量傳給金屬離子。 金屬容易導(dǎo)熱，是由于金屬容易導(dǎo)熱，是由于自由電子運(yùn)動(dòng)時(shí)與自由電子運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬

4、離子碰撞把能量從溫度高的部分傳到溫度金屬離子碰撞把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分低的部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。2、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬導(dǎo)熱性的關(guān)系【討論【討論3 3】金屬為什么具有較好的延展性？金屬為什么具有較好的延展性？ 原子晶體受外力作用時(shí)，原子間的位移原子晶體受外力作用時(shí)，原子間的位移必然導(dǎo)致共價(jià)鍵的斷裂，因而難以鍛壓成型，必然導(dǎo)致共價(jià)鍵的斷裂，因而難以鍛壓成型，無(wú)延展性。而金屬晶體中由于金屬離子與自無(wú)延展性。而金屬晶體中由于金屬離子與自由電子間的相互作用沒(méi)有方向性，各原子層由電子間的相互作用沒(méi)有方向性，各原子層

5、之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)以后，仍可保持這種相互之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不易斷裂。不易斷裂。3、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系、金屬晶體結(jié)構(gòu)與金屬延展性的關(guān)系4、金屬晶體結(jié)構(gòu)具有金屬光澤、金屬晶體結(jié)構(gòu)具有金屬光澤和顏色和顏色 由于自由電子可由于自由電子可吸收所有頻率的光吸收所有頻率的光，然后，然后很快釋很快釋放出各種頻率的光放出各種頻率的光，因此絕大多數(shù)，因此絕大多數(shù)金屬具有銀白色或鋼灰色光澤。而某些金金屬具有銀白色或鋼灰色光澤。而某些金屬（如銅、金、銫、鉛等）由于屬（如銅、金、銫、鉛等）由于較易吸收較易吸收某些頻

6、率的光而呈現(xiàn)較為特殊的顏色某些頻率的光而呈現(xiàn)較為特殊的顏色。 當(dāng)金屬成粉末狀時(shí)，金屬晶體的當(dāng)金屬成粉末狀時(shí)，金屬晶體的晶面取向晶面取向雜亂、晶格排列不規(guī)則雜亂、晶格排列不規(guī)則，吸收可見(jiàn)光后輻，吸收可見(jiàn)光后輻射不出去，所以成黑色。射不出去，所以成黑色。四四.金屬晶體熔點(diǎn)變化規(guī)律金屬晶體熔點(diǎn)變化規(guī)律1、金屬晶體熔點(diǎn)變化較大，、金屬晶體熔點(diǎn)變化較大，與金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽(yáng)離子與自由電子之間的金與金屬晶體緊密堆積方式、金屬陽(yáng)離子與自由電子之間的金屬鍵的強(qiáng)弱有密切關(guān)系屬鍵的強(qiáng)弱有密切關(guān)系熔點(diǎn)最低的金屬：汞（常溫時(shí)成液態(tài)）熔點(diǎn)最低的金屬：汞（常溫時(shí)成液態(tài)）熔點(diǎn)很高的金屬：鎢（熔點(diǎn)很高的金屬：鎢（3

7、410）鐵的熔點(diǎn)：鐵的熔點(diǎn)：1535 2、一般情況下，金屬晶體熔點(diǎn)由金屬鍵強(qiáng)弱決定：、一般情況下，金屬晶體熔點(diǎn)由金屬鍵強(qiáng)弱決定： 金屬陽(yáng)離子半徑越小，所帶電荷越多，自由電子越多，金屬陽(yáng)離子半徑越小，所帶電荷越多，自由電子越多， 金屬鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)就相應(yīng)越高，硬度也越大。金屬鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)就相應(yīng)越高，硬度也越大。但金屬性越弱但金屬性越弱如：如：K Na Mg Al Li Na K Rb Cs3.3.下列敘述正確的是（下列敘述正確的是（ ）A.A.任何晶體中，若含有陽(yáng)離子也一定含有任何晶體中，若含有陽(yáng)離子也一定含有陰離子陰離子B B原子晶體中只含有共價(jià)鍵原子晶體中只含有共價(jià)鍵 C.C.離子晶體中只含有

8、離子鍵，不含有共價(jià)離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價(jià)鍵鍵 D D分子晶體中只存在分子間作用力，不含分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學(xué)鍵有其他化學(xué)鍵4.4.為什么堿金屬單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下逐漸為什么堿金屬單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下逐漸降低，而鹵素單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下卻升降低，而鹵素單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下卻升高？高？B練習(xí)練習(xí)I I 型型II II 型型配位數(shù)為配位數(shù)為4 4配位數(shù)為配位數(shù)為6 6密置層密置層非密置層非密置層12341234561.1.金屬晶體的原子在二維平面的堆積模型金屬晶體的原子在二維平面的堆積模型金屬晶體中原子堆積方式金屬晶體中原子堆積方式（1 1）. .簡(jiǎn)單立方堆積：簡(jiǎn)單

9、立方堆積：2、金屬晶體基本構(gòu)型金屬晶體基本構(gòu)型非最密堆積非最密堆積 非最緊密堆積，空間利用率低（非最緊密堆積，空間利用率低（52%52%）配位數(shù)是配位數(shù)是 個(gè)個(gè).只有金屬（只有金屬（PoPo）采取這種堆積方式）采取這種堆積方式6（2 2）鉀型）鉀型-體心立方堆積體心立方堆積：這種堆積晶胞是一個(gè)體心立方，這種堆積晶胞是一個(gè)體心立方，每個(gè)晶胞每個(gè)晶胞含每個(gè)晶胞每個(gè)晶胞含 個(gè)原子，個(gè)原子，空間利用率不高（空間利用率不高（68%68%），屬于非），屬于非密置層堆積，配位數(shù)為密置層堆積，配位數(shù)為 ，許許多金屬（如多金屬（如NaNa、K K、FeFe等）等）采取這采取這種堆積方式。種堆積方式。281234

10、56 第二層對(duì)第一層來(lái)講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)第二層對(duì)第一層來(lái)講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn) 1，3，5 位。位。 ( 或?qū)?zhǔn)或?qū)?zhǔn) 2，4，6 位，其情形是一樣的位，其情形是一樣的 )123456AB， 關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來(lái)說(shuō)，第三層可以有兩種最緊關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來(lái)說(shuō)，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。密的堆積方式。3、金屬晶體基本構(gòu)型金屬晶體基本構(gòu)型最密堆積最密堆積 金屬晶體的兩種最密堆積方式金屬晶體的兩種最密堆積方式鎂型和銅型鎂型和銅型（3 3）鎂型和銅型）鎂型和銅型鎂型鎂型銅型銅型123456123456鎂型鎂型123456 第三層的第三層的另一種另一種排列方式，排

11、列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層是將球?qū)?zhǔn)第一層每一每一個(gè)球，個(gè)球，于是于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即，即 AB AB 堆堆積方式積方式。 下圖是鎂型緊密堆積的前視圖下圖是鎂型緊密堆積的前視圖ABABA123456鎂型鎂型123456789101112 這種堆積晶胞空間利用率高（這種堆積晶胞空間利用率高（74%74%），屬于），屬于最密置層堆集，配位數(shù)為最密置層堆集，配位數(shù)為 ，許多金屬，許多金屬（如（如MgMg、ZnZn、TiTi等）等）采取這種堆積方式。采取這種堆積方式。121200平行六面體平行六面體123456123456銅型銅型 第三層的第三層的另一種另一種排列排列方式，方式，

12、是將球?qū)?zhǔn)第一層是將球?qū)?zhǔn)第一層的的 2，4，6 位，不同于位，不同于 AB 兩層的位置，這是兩層的位置，這是 C 層。層。412356123456此種立方緊密堆積的前視圖此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC 第四層再排第四層再排 A，于是形，于是形成成 ABC ABC 三層一個(gè)周三層一個(gè)周期。期。 得到面心立方堆積得到面心立方堆積。 配位數(shù)配位數(shù) 12 。( 同層同層 6， 上下層各上下層各 3 ) 下圖是銅型型緊密堆積的前視圖下圖是銅型型緊密堆積的前視圖ACBACBA123456面心立方最密堆積面心立方最密堆積堆積方式堆積方式 晶胞類型晶胞類型空間利空間利用率用率配位數(shù)配位數(shù)實(shí)例實(shí)例面心

13、立方面心立方最密堆積最密堆積堆積方式及性質(zhì)小結(jié)堆積方式及性質(zhì)小結(jié)簡(jiǎn)單立簡(jiǎn)單立方堆積方堆積體心立方體心立方密堆積密堆積六方最六方最密堆積密堆積面心立方面心立方六方六方體心立方體心立方簡(jiǎn)單立方簡(jiǎn)單立方74%74%68%52121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo小結(jié)：三種晶體類型與性質(zhì)的比較小結(jié)：三種晶體類型與性質(zhì)的比較晶體類型晶體類型原子晶體原子晶體分子晶體分子晶體金屬晶體金屬晶體概念概念作用力作用力構(gòu)成微粒構(gòu)成微粒物物理理性性質(zhì)質(zhì)熔沸點(diǎn)熔沸點(diǎn)硬度硬度導(dǎo)電性導(dǎo)電性實(shí)例實(shí)例金剛石、二氧化硅、金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅晶體硅、碳化硅 Ar、S等等Au、Fe、Cu、鋼鐵等鋼鐵等相