第三節(jié)金屬晶體教學(xué)課件剖析

1、 金金 屬屬 晶晶 體體金屬樣品金屬樣品 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)問題：問題：構(gòu)成金屬的粒構(gòu)成金屬的粒子有哪些？子有哪些？組成粒子：組成粒子： 金屬陽離子和自由電子金屬陽離子和自由電子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 金屬鍵金屬鍵“有陽離子而無陰離子有陽離子而無陰離子”是金屬獨有的特性。是金屬獨有的特性。作用力：作用力：金屬單質(zhì)中不存在金屬單質(zhì)中不存在單個分子或原子。單個分子或

2、原子。金屬晶體：金屬晶體：通過金屬鍵作用形成的單質(zhì)晶體通過金屬鍵作用形成的單質(zhì)晶體常溫下，絕大多數(shù)金屬單質(zhì)和常溫下，絕大多數(shù)金屬單質(zhì)和合金都是金屬晶體，但汞除外，合金都是金屬晶體，但汞除外，因汞在常溫下呈液態(tài)。因汞在常溫下呈液態(tài)。金屬晶體的熔沸點差別較大。金屬晶體的熔沸點差別較大。熔化時破壞的作用力：熔化時破壞的作用力：金屬鍵金屬鍵金屬陽離子半徑越小，所帶金屬陽離子半徑越小，所帶電荷數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)，電荷數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)，熔沸點越高，硬度越大。熔沸點越高，硬度越大。 金屬鍵的成鍵微粒：金屬鍵的成鍵微粒：金屬陽離子和自由電子。金屬陽離子和自由電子。存存 在于金屬單質(zhì)和合金中。在于金屬單質(zhì)和合

3、金中。金屬鍵的特征：自由電子可以在整塊金屬中自由金屬鍵的特征：自由電子可以在整塊金屬中自由 移動，因此移動，因此金屬鍵沒有方向性和飽和性。金屬鍵沒有方向性和飽和性。金屬鍵金屬鍵金屬鍵的本質(zhì)：金屬鍵的本質(zhì)：“電子氣理論電子氣理論”(自由電子理論自由電子理論)金屬原子脫落來的價電子形成遍布整個晶體的金屬原子脫落來的價電子形成遍布整個晶體的“電子氣電子氣”,被所有原子所共用，從而把所有的原子被所有原子所共用，從而把所有的原子維系在一起。維系在一起。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)

4、成微粒物物理理性性質(zhì)質(zhì)熔沸點熔沸點硬度硬度導(dǎo)電性導(dǎo)電性實例實例金剛石、二氧化硅、晶金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅體硅、碳化硅 Ar、S等等Au、Fe、Cu、鋼、鋼鐵等鐵等相鄰原子之間以共價鍵相鄰原子之間以共價鍵相結(jié)合而成具有空間網(wǎng)相結(jié)合而成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體狀結(jié)構(gòu)的晶體共價鍵共價鍵原子原子很大很大很高很高無（硅為半導(dǎo)體）無（硅為半導(dǎo)體）分子分子分子間以范德分子間以范德華力相結(jié)合而華力相結(jié)合而成的晶體成的晶體范德華力范德華力很低很低很小很小無無通過金屬鍵形成的通過金屬鍵形成的晶體晶體金屬鍵金屬鍵金屬陽離子和自金屬陽離子和自由電子由電子差別較大差別較大差別較大差別較大導(dǎo)體導(dǎo)體金屬晶體的形成是

5、因為晶體中存在金屬晶體的形成是因為晶體中存在 （ ）A.A.金屬離子間的相互作用金屬離子間的相互作用B B金屬原子間的相互作用金屬原子間的相互作用 C.C.金屬離子與自由電子間的相互作用金屬離子與自由電子間的相互作用 D.D.金屬原子與自由電子間的相互作用金屬原子與自由電子間的相互作用金屬能導(dǎo)電的原因是金屬能導(dǎo)電的原因是 （ ）A.A.金屬晶體中金屬陽離子與自由電子間的相互作金屬晶體中金屬陽離子與自由電子間的相互作用較弱用較弱 B B金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動生定向移動 C C金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可金屬晶體中的金

6、屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動發(fā)生定向移動 D D金屬晶體在外加電場作用下可失去電子金屬晶體在外加電場作用下可失去電子 練習(xí)練習(xí)CB1 1、二維堆積、二維堆積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1234123456二、金屬晶體的原子堆積模型二、金屬晶體的原子堆積模型（1 1）. .簡單立方堆積：簡單立方堆積：2、金屬三維堆積、金屬三維堆積 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 個個.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

7、立方堆積體心立方堆積：這種堆積晶胞是一個體心立方，這種堆積晶胞是一個體心立方，每個晶胞每個晶胞含每個晶胞每個晶胞含 個原子，個原子，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。28123456 第二層對第一層來講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)第二層對第一層來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，對第一、二層來說，第三層可以有兩

8、種最緊關(guān)鍵是第三層，對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。密的堆積方式。123456123456鎂型鎂型123456 第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層每一第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層每一個球，個球，于是于是每兩層形成一個周期每兩層形成一個周期，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ABABA123456123456123456銅型銅型 第三層的另一種排列第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層方式，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。

9、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 三層一個周三層一個周期。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ACBACBA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。12123456銅型銅型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