金属晶体ppt课件

第三章 晶体结构与性质,金属晶体,1,金属样品,2,1、金属键：金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用，叫金属键。 2、成键微粒：金属阳离子和自由电子。 3、存在：金属单质和合金中。 4、金属键的强弱：金属阳离子半径越小，价电子数越多，金属键越强。 5、金属键的作用：金属键影响金属晶体的熔沸点和硬度，金属键越强，晶体熔沸点越高，硬度越大。,一、金属键,3,7、电子气理论：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块金属晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起。 电子气理论解释一些金属的物理性质 导电性 导热性 有延展性 有金属光泽,4,二、金属晶体,1、定义：通过金属键作用形成的单质晶体叫金属晶体,2、构成微粒：金属阳离子和自由电子,3、微粒间作用：金属键,4、金属键强弱判断:阳离子所带电荷多、半径小金属键强，熔沸点高。,5,【讨论1】 金属为什么易导电？ 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下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。,水溶液或 熔融状态下,晶体状态,自由移动的离子,自由电子,比较离子晶体、金属晶体导电的区别：,金属晶体的结构与金属性质的内在联系,1、金属晶体结构与金属导电性的关系,6,【讨论2】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，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，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属离子。 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分传到温度低的部分，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,7,【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？ 原子晶体受外力作用时，原子间的位移必然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型，无延展性。而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。,3、金属晶体结构与金属延展性的关系,8,4、金属晶体结构具有金属光泽和颜色,由于自由电子可吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。 当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。,9,金属晶体熔点变化规律,1、金属晶体熔点变化较大， 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,熔点最低的金属：汞（常温时成液态） 熔点很高的金属：钨（3410） 铁的熔点：1535 ,2、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， 金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大。但金属性越弱 如：K Na Mg Al Li Na K Rb Cs,10,资料,金属之最,熔点最低的金属是-,汞,熔点最高的金属是-,钨,密度最小的金属是-,锂,密度最大的金属是-,锇,硬度最小的金属是-,铯,硬度最大的金属是-,铬,最活泼的金属是-,铯,最稳定的金属是-,金,延性最好的金属是-,铂,展性最好的金属是-,金,11,三、金属晶体的原子堆积模型,（1）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间。,（3）配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数。,（2）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。,1、概念,12,2、金属晶体的原子堆积模型,13,活动与探究1： 平面上金属原子紧密排列的方式,从蓝色盒子里取出： 4组乒乓球（3个排成一条直线的） 将乒乓球放置在平面上，排成4排，使球面紧密接触，有哪些排列方式？,14,二维空间模型,非密置层放置,密置层放置,配位数为4,配位数为6,1,1,2,2,3,3,4,4,5,6,15,活动与探究2 三维空间里非密置层金属原子的堆积方式,先将两组小球以非密置层的排列方式排列在一个平面上： 在其上方再堆积一层非密置层排列的小球，使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方式？,16,三维空间里非密置层的 金属原子的堆积方式,（1） 第二层小球的球心 正对着 第一层小球的球心,（2） 第二层小球的球心 正对着 第一层小球形成的空穴,17,简单立方晶胞,（1）简单立方堆积,Po,三维空间模型,18,配位数：,1,2,3,4,5,6,6,同层4，上下层各1,19,金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：,a = 2 r,20,简单立方晶胞平均占有的原子数目：,21,简单立方堆积,22,体心立方晶胞,（2）体心立方堆积（钾型）,（ Na、K、Fe ）,23,配位数：,8,1,2,3,4,5,6,7,8,上下层各4,24,金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：,b = 4 r,b,25,体心立方晶胞平均占有的原子数目：,26,27,活动与探究3 三维空间里密置层金属原子的堆积方式,将密置层的小球在一个平面上黏合在一起，再一层一层地堆积起来（至少堆4层），使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方式？ 注意：堆积方式的周期性、稳定性,28,三维空间里密置层的 金属原子的堆积方式,（1） ABAB 堆积方式,（2） ABCABC 堆积方式,29,1,2,3,4,5,6,第二层小球的球心对准第一层的 1、3、5 位（）或对准 2、4、6 位（）。 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。,俯视图,30,A,B,A,B,A,（3）ABAB堆积方式,第三层小球对准第一层的小球。 每两层形成一个周期地紧密堆积。,31,（4）ABCABC堆积方式,第三层小球对准第一层小球空穴的2、4、6位。 第四层同第一层。 每三层形成一个周期地紧密堆积。,A,B,A,B,C,A,C,32,俯视图：,ABAB堆积方式,ABCABC堆积方式,33,（3）六方最密堆积（镁型） ABAB堆积方式,34,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,12,配位数：,同层 6，上下层各 3,35,金属原子的半径 r 与六棱柱的边长 a、高 h 的关系：,a = 2 r,；,36,（3）六方最密堆积的晶胞,37,六方最密堆积的空间占有率,=74%,上下面为菱形 边长为半径的2倍 2r,高为2倍 正四面体的高,38,39,（4）面心立方最密堆积（铜型） ABCABC堆积方式,40,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,12,配位数：,同层 6，上下层各 3,41,42,面心立方紧密堆积晶胞平均占有的原子数目：,43,立方面心最密堆积的配位数,=12,44,金属原子的半径r与正方体的边长a的关系：,45,立方面心最密堆积的空间占有率,=74%,46,47,48,49,50,51,金属晶体的四中堆积模型对比,52,密置层三维堆积,非密置层三维堆积,（2）金属晶体的原子堆积方式,a、简单立方堆积,配位数6；空间利用率52%,b、体心立方堆积 （钾型）,代表物：Be、Mg、Zn、Ti; 配位数 :12 ；空间利用率74%；方式ABAB,C、六方最密堆积 （镁型）,代表物：Li、Na、K、Rb、Cs、Fe ; 配位数 8； 空间利用率 68%,d、面心立方最密堆积 （铜型）,代表物：Cu、Au、Ag; 配位数 : 12 ； 空间利用率74%; 方式：ABCABC,53,阅读课文P76资料卡片 1. 金属晶体的四种堆积模型对比 2. 混合晶体,54,思考题,（1）六方紧密堆积的晶胞中： 金属原子的半径r与六棱柱的边长a、高h有什么关系？ （2）面心立方紧密堆积的晶胞中： 金属原子的半径r与正方体的边长a有什么关系？,55,56,