選修3金屬晶體

金屬樣品第1頁(yè)/共35頁(yè)第一頁(yè)，共36頁(yè)。一、金屬晶體金屬陽(yáng)離子和自由電子間通過(guò)金屬鍵結(jié)合形成的晶體。金屬陽(yáng)離子、自由電子1、概念：2、組成微粒：3、粒子間作用力：金屬鍵電子氣理論第2頁(yè)/共35頁(yè)第二頁(yè)，共36頁(yè)。4、物理特性：(1)熔點(diǎn)有的較高，有的較低。沸點(diǎn)較高(3)具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性(2)硬度有的高，有的較低(4)具有良好的延展性(5)具有金屬光澤第3頁(yè)/共35頁(yè)第三頁(yè)，共36頁(yè)。5、所屬物質(zhì)：金屬單質(zhì)、合金6、金屬鍵：電子氣理論金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用叫做金屬鍵（電子氣理論）金屬原子價(jià)電子越多，原子半徑越小，金屬離子與自由電子的作用力就越強(qiáng)，晶體的熔沸點(diǎn)就越高，反之越低。第4頁(yè)/共35頁(yè)第四頁(yè)，共36頁(yè)。用電子氣理論解釋金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性電子氣理論：由于金屬原子的最外層電子數(shù)較少,容易失去電子成為金屬離子,金屬原子釋放出的價(jià)電子不專門屬于某個(gè)特定的金屬離子,而為許多金屬離子所共有,并在整個(gè)金屬中自由運(yùn)動(dòng),這些電子又稱為自由電子.自由電子幾乎均勻分布在整個(gè)晶體中，像遍布整塊金屬的“電子氣”，從而把所有金屬原子維系在一起。第5頁(yè)/共35頁(yè)第五頁(yè)，共36頁(yè)。

在金屬晶體中，充滿著帶負(fù)電的“電子氣”（自由電子），這些電子氣的運(yùn)動(dòng)是沒(méi)有一定方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下，自由電子定向運(yùn)動(dòng)形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。不同的金屬導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最強(qiáng)的三中金屬是：Ag、Cu、Al⑴金屬導(dǎo)電性的解釋第6頁(yè)/共35頁(yè)第六頁(yè)，共36頁(yè)。

“電子氣”（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)，那個(gè)區(qū)域里的“電子氣”（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?！半娮託狻保ㄗ杂呻娮樱┰跓岬淖饔孟屡c金屬原子頻繁碰撞從而把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。⑵金屬導(dǎo)熱性的解釋第7頁(yè)/共35頁(yè)第七頁(yè)，共36頁(yè)。

當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉?lái)的排列方式，彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤(rùn)滑劑的作用，所以在各原子層之間發(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)生形變也不易斷裂。因此，金屬都有良好的延展性。⑶金屬延展性的解釋自由電子+金屬離子金屬原子錯(cuò)位+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++第8頁(yè)/共35頁(yè)第八頁(yè)，共36頁(yè)。資料金屬之最熔點(diǎn)最低的金屬是--------汞熔點(diǎn)最高的金屬是--------鎢密度最小的金屬是--------鋰密度最大的金屬是--------鋨硬度最小的金屬是--------銫硬度最大的金屬是--------鉻最活潑的金屬是----------銫最穩(wěn)定的金屬是----------金延性最好的金屬是--------鉑展性最好的金屬是--------金第9頁(yè)/共35頁(yè)第九頁(yè)，共36頁(yè)。7、金屬晶體的原子堆積模型（1）、幾個(gè)概念

緊密堆積：微粒之間的作用力使微粒間盡可能的相互接近，使它們占有最小的空間

配位數(shù)：在晶體中與每個(gè)微粒緊密相鄰的微粒個(gè)數(shù)

空間利用率：晶體的空間被微粒占滿的體積百分?jǐn)?shù)，用它來(lái)表示緊密堆積的程度第10頁(yè)/共35頁(yè)第十頁(yè)，共36頁(yè)。（2）、金屬晶體的原子在二維平面堆積模型

金屬晶體中的原子可看成直徑相等的小球。將等徑圓球在一平面上排列，有兩種排布方式，按（b）圖方式排列，圓球周圍剩余空隙最小，稱為密置層；按（a）圖方式排列，剩余的空隙較大，稱為非密置層。（a）非密置層

（b）密置層第11頁(yè)/共35頁(yè)第十一頁(yè)，共36頁(yè)。（3）、金屬晶體的原子在三維空間堆積模型①簡(jiǎn)單立方堆積（Po）第12頁(yè)/共35頁(yè)第十二頁(yè)，共36頁(yè)。簡(jiǎn)單立方堆積第13頁(yè)/共35頁(yè)第十三頁(yè)，共36頁(yè)。②體心立方堆積—鉀型（堿金屬）第14頁(yè)/共35頁(yè)第十四頁(yè)，共36頁(yè)。體心立方堆積配位數(shù)：8第15頁(yè)/共35頁(yè)第十五頁(yè)，共36頁(yè)。第16頁(yè)/共35頁(yè)第十六頁(yè)，共36頁(yè)。第17頁(yè)/共35頁(yè)第十七頁(yè)，共36頁(yè)。鎂型銅型③鎂型和銅型第18頁(yè)/共35頁(yè)第十八頁(yè)，共36頁(yè)。123456

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。(或?qū)?zhǔn)2，4，6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密的堆積方式。第19頁(yè)/共35頁(yè)第十九頁(yè)，共36頁(yè)。

第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球。123456

于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即ABAB堆積方式，形成六方緊密堆積。配位數(shù)12。(同層6，上下層各3

)

，空間利用率為74%第20頁(yè)/共35頁(yè)第二十頁(yè)，共36頁(yè)。

下圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA123456第21頁(yè)/共35頁(yè)第二十一頁(yè)，共36頁(yè)。3、鎂型第22頁(yè)/共35頁(yè)第二十二頁(yè)，共36頁(yè)。

第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的

2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是

C層。123456123456123456第23頁(yè)/共35頁(yè)第二十三頁(yè)，共36頁(yè)。123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC

第四層再排A，于是形成

ABCABC三層一個(gè)周期。得到面心立方堆積。

配位數(shù)12

。(同層6，上下層各3

)第24頁(yè)/共35頁(yè)第二十四頁(yè)，共36頁(yè)。第25頁(yè)/共35頁(yè)第二十五頁(yè)，共36頁(yè)。第26頁(yè)/共35頁(yè)第二十六頁(yè)，共36頁(yè)。第27頁(yè)/共35頁(yè)第二十七頁(yè)，共36頁(yè)。第28頁(yè)/共35頁(yè)第二十八頁(yè)，共36頁(yè)。④面心立方:銅型BCA第29頁(yè)/共35頁(yè)第二十九頁(yè)，共36頁(yè)。鎂型銅型金屬晶體的兩種最密堆積方式第30頁(yè)/共35頁(yè)第三十頁(yè)，共36頁(yè)。堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞簡(jiǎn)單立方Po(釙)52%6鉀型(bcp)K、Na、Fe68%8鎂型(hcp)Mg、Zn、Ti74%12銅型(ccp)Cu,Ag,Au74%12第31頁(yè)/共35頁(yè)第三十一頁(yè)，共36頁(yè)。1．下列有關(guān)金屬元素特征的敘述中正確的是A．金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性B．金屬元素在化合物中一定顯正價(jià)C．金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)均不同D．金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)總是高于分子晶體能力訓(xùn)練第32頁(yè)/共35頁(yè)第三十二頁(yè)，共36頁(yè)。2、某些金屬晶體(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式緊密堆積，即在晶體結(jié)構(gòu)中可以劃出一塊正立方體的結(jié)構(gòu)單元，金屬原子處于正立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和六個(gè)側(cè)面上，試計(jì)算這類金屬晶體中原子的空間利用率。第33頁(yè)/共35頁(yè)第三十三頁(yè)，共36頁(yè)。

3、已知金屬銅為面心立方晶體，如圖所示，銅的相對(duì)原子質(zhì)量為63.54，密度為8.936g/cm3，試求（1）圖中正方形邊長(zhǎng)a，（2）銅的金屬半徑raarrorr提示：數(shù)出面心立方中的銅的個(gè)數(shù)：第34頁(yè)/共35頁(yè)第三十四頁(yè)，共36頁(yè)。感謝您的觀看！第35頁(yè)/共35頁(yè)第三十五頁(yè)，共36頁(yè)。內(nèi)容總結(jié)金屬樣品。(2)硬度有的高，有的較低。金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈