公开课-金属晶体.PPT

1、.1第三节第三节 金属晶体金属晶体第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质第一课时第一课时.2金属样品金属样品.3（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(无阴离子无阴离子)（1）作用力：）作用力：金属离子和自由电子之间的金属离子和自由电子之间的 较强作用较强作用 金属键（电子气理论）金属键（电子气理论）1、金属晶体：金属晶体： 金属阳离子和自由电子间通过金属键结合形成金属阳离子和自由电子间通过金属键结合形成的晶体。的晶体。2、金属共同的物理性质、金属共同的物理性质一、金属键一、金属键容易导电、导热、有延展性、容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。有金属光泽等。

2、（3）所属物质：所属物质：金属单质、金属单质、合金合金.41 1、由金属与另一种由金属与另一种( (或几种或几种) )金属或非金属所组成的具有金属或非金属所组成的具有金属通性的物质金属通性的物质。2 2、合金、合金通性通性： (1)(1)多数合金多数合金熔点低于熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点；其组分中任一种组成金属的熔点； (2)(2)硬度硬度比其组分中任一金属的硬度大；比其组分中任一金属的硬度大； (3)(3)合金的合金的导电性和导热性导电性和导热性低于任一组分金属。低于任一组分金属。 (4) (4)有的抗腐蚀能力强有的抗腐蚀能力强( (如不锈钢如不锈钢) ) .5【讨论讨论1 1】

3、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，但这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在在外加电场的条件下自由电子就会发生定向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。运动，因而形成电流，所以金属容易导电。3、金属晶体的结构与金属性质的内在联系、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）金属晶体结构与金属导电性的关系.6【讨论讨论2 2】金属为什么易导热？金属为什么易导热？ 金属容易导热，是由于自由电子金属容易导热，是由于自由电子运动时与

4、金属离子碰撞把能量从温度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。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）金属晶体结构与金属导热性的关系.7【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？ 原子晶体受外力作用时，原子间的位移必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，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阳离子与无延展性。而金属晶体中由于金属阳离子与自由电子间的相互作用没有方向性，当受外自由电子间的相互作用没

5、有方向性，当受外力作用时各原子层之间发生相对滑动以后，力作用时各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而发生形变也不仍可保持这种相互作用，因而发生形变也不易断裂。易断裂。（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.8（4）金属晶体结构具有金属光泽和颜色）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）由于较易吸收属（如铜、金、铯、铅等）

6、由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。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当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、晶体外形排列不规则，吸收可见光杂乱、晶体外形排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。后辐射不出去，所以成黑色。.94.金属晶体熔点变化规律金属晶体熔点变化规律（1）金属晶体熔点变化较大）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（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

7、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。但该金属的金属性但该金属的金属性越弱。越弱。如：如： Na Mg Al Li Na K Rb Cs.10小结：三种晶体类型与性质的比较小结：三种晶体类型与性质的比较晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体概念概念相邻原子之间以共价相邻原子之间以共价键相结合而成具有空键相结合而成具有空间网状结构的晶体间网状结构的晶体分子间以范德分子间以范德华力相结合而华力相结合而成的晶体成的晶体通过金

8、属键形成的通过金属键形成的晶体晶体作用力作用力共价键共价键范德华力范德华力金属键金属键构成微粒构成微粒原子原子分子分子金属阳离子和自由金属阳离子和自由电子电子物物理理性性质质熔沸点熔沸点很高很高很低很低差别较大差别较大硬度硬度很大很大很小很小差别较大差别较大导电性导电性无（硅为半导体）无（硅为半导体）无无导体导体实例实例金刚石、二氧化硅、金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅晶体硅、碳化硅 Ar、S等等Au、Fe、Cu、钢、钢铁等铁等.11资料资料金属之最金属之最熔点最低的金属是熔点最低的金属是- 汞汞 -38.87熔点最高的金属是熔点最高的金属是- 钨钨 3410密度最小的金属是密度最小的金属是-

9、 锂锂 0.53g/cm3硬度最小的金属是硬度最小的金属是- 铯铯 0.2最活泼的金属是最活泼的金属是- 铯铯延性最好的金属是延性最好的金属是-铂铂 铂丝直径：铂丝直径： mm展性最好的金属是展性最好的金属是-金金 金箔厚：金箔厚： mm50001100001.121、原子在二维、原子在二维平面平面上有两种排列方式上有两种排列方式二、金属晶体的原子堆积模型二、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）密置层配位数为配位数为4 配位数为配位数为6 配位数配位数：在晶体中一个原子周：在晶体中一个原子周围围距离相等且最近距离相等且最近的原子数目的原子数目紧密堆积紧密堆积：

10、微粒之间的微粒之间的作用力使微作用力使微粒间尽可能粒间尽可能的相互接近，的相互接近，使它们占有使它们占有最小的空间最小的空间.132、金属晶体可看成金属原子在三维空间里堆积而成、金属晶体可看成金属原子在三维空间里堆积而成.14（1 1）简单立方堆积）简单立方堆积 Po 配位数：配位数：6 6空间占有率：空间占有率：52%52%每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：1 1 空间利用率空间利用率：晶：晶体的空间被微粒占体的空间被微粒占满的体积百分数，满的体积百分数，用它来表示紧密堆用它来表示紧密堆积的程度积的程度.15.16（2）体心立方堆积（）体心立方堆积（ Na，K，Fe）金属晶体的堆积方式金属

11、晶体的堆积方式钾型钾型.17配位数：配位数：8空间占有率：空间占有率：68%每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：2 2.18体心立方堆积体心立方堆积配位数：配位数：8 8.192 2、体心立方堆积、体心立方堆积ab222aab22223)4(abarra34%10034233ar%1003434233）（rr%68%10083空间利用率空间利用率= =a.20123456 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 1，3，5 位。位。 ( 或对准或对准 2，4，6 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、

12、二层来说，第三层可以有两种最紧关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。密的堆积方式。.21 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 于是于是每两层形成一个周期每两层形成一个周期，即即 AB AB 堆积方式，形成六堆积方式，形成六方紧密堆积方紧密堆积。 配位数配位数 12 。 ( 同层同层 6，上下层各上下层各 3 ).22六方最密堆积六方最密堆积.23金属原子的半径金属原子的半径r r与六棱柱的边长与六棱柱的边长a a、高、高h h的关系：的关系：.243 3、六方最

13、密堆积、六方最密堆积s2r23232rrrsrh3623342rV球h2r2r32283622322srrrhV晶胞%100晶胞球VV%1002834233rr=74%空间利用率空间利用率= =sh.25123456789101112 这种堆积晶胞空间利用率高（这种堆积晶胞空间利用率高（74%74%），属于），属于最密置层堆积，配位数为最密置层堆积，配位数为 ，许多金属（如，许多金属（如MgMg、ZnZn、TiTi等）采取这种堆积方式。等）采取这种堆积方式。1212.26 第三层的第三层的另一种另一种排列排列方式，方式，是将球对准第一层是将球对准第一层的的 2，4，6 位位，不同于不同于 AB

14、 两层的位置两层的位置，这是这是 C 层。层。1234561234561234564 4、面心立方最密堆积、面心立方最密堆积.27123456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。 配位数配位数 12 。( 同层同层 6， 上下层各上下层各 3 ) .284rara223344rV球333216)22(arrV晶胞%100晶胞球VV%10021634433rr=74%空间利用率空间利用率= =.29BCA配位数：配位数：1212空间占有率：空间占有率：7