选修3第三章第三节金属晶体

1、金属晶体金属晶体物质结物质结 构与性质构与性质第三章第三节第三章第三节金属样品金属样品构成粒子：构成粒子：作用力：作用力：金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子金属离子和自由电子之间的较强作金属离子和自由电子之间的较强作用用 金属键金属键一、金属键一、金属键电子气理论电子气理论 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块晶体价电子形成遍布整块晶体的的“电子气电子气”，被所有原，被所有原子共有，从而把所有金属子共有，从而把所有金属原子维系在一起。原子维系在一起。金属晶体：金属晶体： 通过金属键作用形成的单质晶体通过金属键作用形成的单质晶体 二二、金属共同的物理性质金属共同的物理性质

2、容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。金属为什么具有这些共同性质呢金属为什么具有这些共同性质呢? ? 在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由在金属晶体中，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，但在外加电场的条件电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下下自由电子自由电子就会就会发生定向运动发生定向运动，因而形成电流，所以，因而形成电流，所以金属容易导电。金属容易导电。1 1、金属晶体结构与金属导电性的关系、金属晶体结构与金属导电性的关系【讨论【讨论1 1】 金属为什么易导电？金属为什么易导电？【讨论【讨论2 2】金属为什么易

3、导热？金属为什么易导热？ 自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属离子。快，通过碰撞，把能量传给金属离子。 金属容易导热，是由于金属容易导热，是由于自由电子运动时与自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。从而使整块金属达到相同的温度。2、金属晶体结构与金属导热性的关系、金属

4、晶体结构与金属导热性的关系【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的延展性？3、金属晶体结构与金属延展性的关系、金属晶体结构与金属延展性的关系自由电子自由电子+金属离子金属离子金属原子金属原子错位错位+ + + + + + +4 4、金属晶体结构与金属光泽和颜色的关系、金属晶体结构与金属光泽和颜色的关系 由于自由电子可由于自由电子可吸收所有频率的光吸收所有频率的光，然后，然后很快释很快释放出各种频率的光放出各种频率的光，因此绝大多数，因此绝大多数金属具有银白色或钢灰色光泽。而某些金金属具有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易属（如铜、金、铯、铅

5、等）由于较易吸收吸收某些频率的光某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。而呈现较为特殊的颜色。 当金属成粉末状时，金属晶体的当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向晶面取向杂乱、晶格排列不规则杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。射不出去，所以成黑色。金属的熔点金属的熔点()()5 5、金属晶体结构与熔点、硬度、密度关系、金属晶体结构与熔点、硬度、密度关系金属的密度金属的密度(g/cm3)5 5、金属晶体结构与熔点、硬度、密度关系、金属晶体结构与熔点、硬度、密度关系（1 1）金属晶体熔点、硬度、密度变化较大）金属晶体熔点、硬度、密度变化较大 与金属晶体紧密堆积方式、金

6、属阳离子与自由电子之间与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子之间的金属键的强弱有密切关系的金属键的强弱有密切关系熔点最低的金属：汞（常温时成液态）熔点最低的金属：汞（常温时成液态）熔点很高的金属：钨（熔点很高的金属：钨（34103410）铁的熔点：铁的熔点：1535 1535 钠的熔点：钠的熔点：97.8 97.8 （2)2)一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定 金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多，金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多， 金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大。金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大。如：如

7、：K Na Mg Al Li Na K Rb Cs思考思考1：金属原子在平面上有几种排列方式？：金属原子在平面上有几种排列方式？金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型 （a a）非密置层）非密置层 （b b）密置层）密置层两种排列方式的配位数分别是多少？两种排列方式的配位数分别是多少？配位数：配位数：同一层内与一个原子紧密接触的原子数同一层内与一个原子紧密接触的原子数哪种排列方式使一定体积内含有的原子数目最多？哪种排列方式使一定体积内含有的原子数目最多？简单立方堆积（简单立方堆积（PoPo）金属晶体的原子空间堆积模型金属晶体的原子空间堆积模型1 1晶胞的形状是什么？含几个原子？晶胞的形状

8、是什么？含几个原子？简单立方堆积简单立方堆积配位数：配位数：空间利用率：空间利用率：652体心立方堆积（体心立方堆积（ IAIA，VBVB，VIBVIB）金属晶体的原子空间堆积模型金属晶体的原子空间堆积模型2 2金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式钾型钾型体心立方堆积体心立方堆积配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：868 简简单单立立方方堆堆积积钾型钾型体心体心立方立方由由非非密密置置层层一一层层一一层层堆堆积积而而成成1 12 23 34 45 56 6 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

9、对准或对准 2 2，4 4，6 6 位，其情形是一样的）位，其情形是一样的） 1 12 23 34 45 56 6A AB B， 关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。最紧密的堆积方式。 下图是此种六方下图是此种六方紧密堆积的前视图紧密堆积的前视图A AB BA AB BA A 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。1 12 23 34 45 56 6 于是于是每两层形成一个周期每两层形成一个周期，即即 ABAB ABAB 堆积方式，形成六方堆积方式，形成六方紧密堆积。紧密堆积。 镁型镁型金属晶体的原

10、子空间堆积模型金属晶体的原子空间堆积模型3 3配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：配位数配位数 12 12 。 ( ( 同层同层 6 6，上，上下层各下层各 3 ) 3 )74 第三层的另一种排列第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层方式，是将球对准第一层的的 2，4，6 位位，不同于，不同于 AB 两层的位置，这是两层的位置，这是 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，于是形，于是形成成 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。 面心立方面心立方 （铜型）（铜型）金属晶体的原子空间堆积模型金属晶体的原子空间堆积模型4 4BCA配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：配位数配位数 12 12 。 ( ( 同层同层 6 6，上下层各上下层各 3 ) 3 )74镁型镁型铜型铜型金属晶体的两种最密堆积方式金属晶体的两种最密堆积方式三、金属晶体的四种堆积模