第三章第三节金属晶课件

1、第三节第三节 金金 属属 晶晶 体体教学目标教学目标1 1、了解金属的性质和形成原因、了解金属的性质和形成原因2 2、掌握金属键的本质、掌握金属键的本质“电子气理电子气理论论”3 3、能用电子气理论和金属晶体的有关、能用电子气理论和金属晶体的有关 知识解释金属的性质知识解释金属的性质4 4、掌握金属晶体的四种原子堆积模型、掌握金属晶体的四种原子堆积模型金属共同的物理性质金属共同的物理性质: : 容易导电、导热、有延展性、金属光泽等容易导电、导热、有延展性、金属光泽等 第三节第三节 金金 属属 晶晶 体体 要想解释金属的各种物理性质，让我们先要想解释金属的各种物理性质，让我们先来认识来认识“金属

2、键与电子气理论金属键与电子气理论”。一、电子气理论一、电子气理论1 1、电子气理论电子气理论- -金属键的本质金属键的本质 金属原子脱落下来的金属原子脱落下来的价电子形成遍布整个晶体价电子形成遍布整个晶体的的“电子气电子气”, ,被所有原被所有原子所共用，从而把所有的子所共用，从而把所有的原子维系在一起。原子维系在一起。一、电子气理论一、电子气理论2 2、电子气理论的应用、电子气理论的应用 【解释解释1 1】 金属为什么易导电？金属为什么易导电？ 在金属晶体中，存在着许多自由电子，在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加

3、电场的条件下但在外加电场的条件下自由电子自由电子就会就会发生发生定向运动定向运动，因而形成电流，所以金属容易，因而形成电流，所以金属容易导电。导电。一、电子气理论一、电子气理论【解释解释2 2】金属为什么易导热？金属为什么易导热？ 金属容易导热，是由于自由电子运动金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。达到相同的温度。2 2、电子气理论的应用、电子气理论的应用一、电子气理论一、电子气理论 【讨论讨论3 3】金属为什么具有较好的延展性？金属为什么具有较好

4、的延展性？ 金属晶体中由于金属离子与自由电子间的金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。2 2、电子气理论的应用、电子气理论的应用一、电子气理论一、电子气理论金属的延展性金属的延展性自由电子自由电子+金属离子金属离子金属原子金属原子位错位错+ + + + + + +二、金属键二、金属键1 1、定义、定义2 2 组成粒子：组成粒子：金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子 金

5、属键可看成是由许多原子共用许金属键可看成是由许多原子共用许 多电子的一种特殊形式的共价键，多电子的一种特殊形式的共价键， 这种键既这种键既没有方向性，也没有饱和没有方向性，也没有饱和 性。性。3 3、特征：、特征：三、金属晶体三、金属晶体通过金属键结合形成的单质晶体。通过金属键结合形成的单质晶体。金属单质和合金金属单质和合金都属于金属晶体都属于金属晶体1 1、定义：、定义：2 2、组成粒子：、组成粒子： 金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子3、微粒间作用力：、微粒间作用力： 金属键金属键4 4、影响金属晶体的性质的因素：、影响金属晶体的性质的因素： 金属键的强弱金属键的强弱金属键强弱判断金

6、属键强弱判断: :阳离子所带电荷越多、半阳离子所带电荷越多、半径越小金属键强，金属晶体熔沸点越高。径越小金属键强，金属晶体熔沸点越高。 不同的金属在某些性质方面，如密度、不同的金属在某些性质方面，如密度、硬度、熔点等又表现出很大差别。这与金属硬度、熔点等又表现出很大差别。这与金属原子本身、晶体中原子的排列方式等因素有原子本身、晶体中原子的排列方式等因素有关。关。四、金属晶体的原子堆积模型四、金属晶体的原子堆积模型紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽可能紧密堆积：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的相互接近，使它们占有最小的空 间。间。配位数：在晶体中与每个微粒紧密相

7、邻的微粒配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒 个数。个数。 空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积百分空间利用率：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。数，用它来表示紧密堆积的程度。 1 1、几个概念、几个概念四、金属晶体的原子堆积模型四、金属晶体的原子堆积模型2 2、金属晶体的原子在二维平面堆积模型、金属晶体的原子在二维平面堆积模型（a a）非密置层）非密置层 （b b）密置层）密置层 金属原子在二维平面里放置得到的两种方金属原子在二维平面里放置得到的两种方式，配位数分别为式，配位数分别为_和和_._.4 46 6四、金属晶体的原子堆积模型四、金属晶体的原子堆积模

8、型3 3、金属晶体的原子在三维空间堆积模型、金属晶体的原子在三维空间堆积模型对于非密置层对于非密置层配位数为配位数为6 6 金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式钾型钾型四、金属晶体的原子堆积模型四、金属晶体的原子堆积模型3 3、金属晶体的原子在三维空间堆积模型、金属晶体的原子在三维空间堆积模型对于非密置层对于非密置层配位数为配位数为8 8体心立方堆积（体心立方堆积（ NaNa、K K、FeFe）四、金属晶体的原子堆积模型四、金属晶体的原子堆积模型123456 第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1 1，3 3，5 5 位。位。 ( (或对准或

9、对准 2 2，4 4，6 6 位，其情形是一样的位，其情形是一样的 ) )123456AB， 关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。的堆积方式。对于密置层对于密置层 下图是此种六方紧下图是此种六方紧 密堆积的前视图密堆积的前视图ABABA 第一种是将球对准第一层的球第一种是将球对准第一层的球123456 于是每两层形成一个周期，于是每两层形成一个周期，即即 AB AB AB AB 堆积方式，形成堆积方式，形成六方紧密堆积。六方紧密堆积。 配位数配位数 12 12 。 ( ( 同层同层 6 6，上下层各，上下层各

10、3 3 ) ) 第三层的另一种排列方第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的式，是将球对准第一层的 2 2，4 4，6 6 位位，不同于，不同于 AB AB 两两层的位置，这是层的位置，这是 C C 层。层。123456123456123456123456此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排第四层再排 A A，于是形，于是形成成 ABC ABC ABC ABC 三层一个周三层一个周期。期。 得到面心立方堆积。得到面心立方堆积。 配位数配位数 12 12( (同层同层 6 6，上下层各，上下层各 3) 3) 四、金属晶体的原子堆积模型四、金属晶体的原子堆积模型对于密置层：对于密置层：（1）六方最密堆积）六方最密堆积镁型镁型 Mg、Zn、Ti 配位数配位数 12 ( 12 ( 同层同层 6 6，上下层各，上下层各 3 3 ) ) 空间利用率为空间利用率为74%74%。（2）面心立方最密堆积）面心立方最密堆积铜型铜型 Cu、Ag、Au(B) 配位数配位数 12 ( 12 ( 同层同层 6 6，上下层各，上下层各 3