《金屬鍵金屬晶體》PPT課件.ppt

第一單元 金屬鍵 金屬晶體,一.已學(xué)過的金屬知識,1.金屬的分類 (1)黑色金屬和有色金屬 (2)重金屬和輕金屬 4.5g/cm3 (3)稀有金屬和常見金屬,2.金屬元素在周期表中的位置及原子結(jié)構(gòu)特征,二.金屬鍵 描述金屬鍵的最簡單的理論是“電子氣”理論. 該理論把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”.這些電子不是專屬于某幾個特定的金屬離子,而是均勻分布于整個晶體中,被所有原子共用,從而把所有的金屬原子維系在一起.金屬原子則“浸泡”在“電子氣”的“海洋”中.,1.定義：金屬離子和自由電子之間的強烈的相互作用。,2.形成 成鍵微粒:金屬陽離子和自由電子 存在:金屬單質(zhì)和合金中 3.方向性: 無方向性,4.金屬的共性:具有金屬光澤,能導(dǎo)電,導(dǎo)熱,具有良好的延展性,金屬的這些共性是有金屬晶體中的化學(xué)鍵和金屬原子的堆砌方式所導(dǎo)致的,（1）導(dǎo)電性 （2）導(dǎo)熱性 （3）延展性,通常情況下金屬內(nèi)部電子的運動是不固定的，但在外加電場的作用下會定向移動形成電流,5.金屬的特性,注：金屬的熔點硬度和金屬鍵的強弱有關(guān)，金屬鍵的強弱又可以用原子化熱來衡量。原子化熱是指1mol金屬固體完全氣化成相互遠離的氣態(tài)原子時吸收的能量。 部分金屬的原子半徑、原子化熱和熔點,6.影響金屬鍵強弱的因素,（1）金屬元素的原子半徑 （2）單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目 如：同一周期金屬原子半徑越來越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)增加，故熔點越來越高，硬度越來越大；同一主族金屬原子半徑越來越大，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)減少，故熔點越來越低，硬度越來越小。,黃鐵礦,螢石,水晶,綠色魚眼石,菱錳礦,三.金屬晶體,1.晶體 (1)定義:通過結(jié)晶過程形成的具有規(guī)則幾何外形的固體叫晶體。 (2)其結(jié)構(gòu)特征是內(nèi)部的微粒在三維空間的排布具有特定的周期性,即隔一定距離重復(fù)出現(xiàn)。 2.晶胞：能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重復(fù)單元 3.原子的密堆積方式,密堆積的定義:,密堆積：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結(jié)合的晶體中，原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空間的堆積密度最大的那些結(jié)構(gòu)。 密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢能盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。,這樣得到的是簡單立方堆積,自然界只有釙(Po)采用這種排列.,這是非密置層另一種堆積方式，將上層金屬填入下層金屬原子形成的凹穴中。,得到的是體心立方堆積，如金屬K等。,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。 ( 或?qū)?zhǔn) 2，4，6 位，其情形是一樣的 ),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。,下圖是此種六方 緊密堆積的前視圖,A,第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球。,于是每兩層形成一個周期，即 AB AB 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 ),六方最密堆積分解圖,此種立方緊密堆積的前視圖,A,第四層再排 A，于是形成 ABC ABC 三層一個周期。 得到面心立方堆積。,配位數(shù) 12 。 ( 同層 6， 上下層各 3 ),ABC ABC 形式的堆積，為什么是面心立方堆積？ 我們來加以說明。,面心立方最密堆積分解圖,鎂型，六方堆積,銅型，面心立方堆積,4.晶胞中金屬原子數(shù)目的計算(平均值),頂點占1/8,棱占1/4,面心占1/2,體心占1,金晶體的最小重復(fù)單元(也稱晶胞)是面心立方體，即在立方體的8個頂點各有個金原子，各個面的中心有一個金原子，每個金原子被相鄰的晶胞所共有(如圖)。金原子的直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，M表示金的摩爾質(zhì)量。 (1)金晶體每個晶胞中含有 個金原子。 (2)欲計算一個晶胞的體積，除假定金原子是鋼性小球外，還應(yīng)假定 。 (3)一個晶胞的體積是多少? (4)金晶體的密度是多少?,晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則頂點上原子被_個晶胞共有,側(cè)棱上的原子被_個晶胞所共有，頂面棱上的原子被_個晶胞所共有,思考:如果晶胞結(jié)構(gòu)為六棱柱,結(jié)果如何?,12,6,4,晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成的正二十面體的原子晶體，其中含有20個等邊三角形和一定數(shù)目的頂角，每個頂角上各有一個原子，試觀察右邊圖形，回答： 這個基本結(jié)構(gòu)單元由 個硼原子組成， 鍵角是 ，共含有 個BB鍵。,12,30,最近發(fā)現(xiàn)一種由某金屬原子M和非金屬原子N構(gòu)成的氣態(tài)團簇分子，如圖所示頂角和面心的原子是M原子，棱的中心和體心的原子是N原子，它的化學(xué)式為,A BMN C D條件不夠，無法寫出化學(xué)式,C,5.合金,(1)定義：把兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金。 (2)特點 合金的熔點比其成分中金屬 (低，高，介于兩種成分金屬的熔點之間；) 具有比各成分金屬更好的硬度、強度和機械加工性能。,低,