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文档简介
第三节金属晶体第三章《晶体结构与性质》第一课时第1页Ti金属样品第2页(2)组成粒子:金属阳离子和自由电子(无阴离子)(1)作用力:金属离子和自由电子之间较强作用——金属键(电子气理论)1、金属晶体:金属阳离子和自由电子间经过金属键结合形成晶体。2、金属共同物理性质一、金属键轻易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。(3)所属物质:金属单质、合金第3页1、由金属与另一个(或几个)金属或非金属所组成含有金属通性物质。2、合金通性:
(1)多数合金熔点低于其组分中任一个组成金属熔点;
(2)硬度比其组分中任一金属硬度大;
(3)合金导电性和导热性低于任一组分金属。(4)有抗腐蚀能力强(如不锈钢)合金第4页【讨论1】金属为何易导电?在金属晶体中,存在着许多自由电子,这些自由电子运动是没有一定方向,但在外加电场条件下自由电子就会发生定向运动,因而形成电流,所以金属轻易导电。3、金属晶体结构与金属性质内在联络(1)金属晶体结构与金属导电性关系第5页【讨论2】金属为何易导热?
金属轻易导热,是因为自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高部分传到温度低部分,从而使整块金属到达相同温度。(2)金属晶体结构与金属导热性关系第6页【讨论3】金属为何含有很好延展性?
原子晶体受外力作用时,原子间位移必定造成共价键断裂,因而难以锻压成型,无延展性。而金属晶体中因为金属阳离子与自由电子间相互作用没有方向性,当受外力作用时各原子层之间发生相对滑动以后,仍可保持这种相互作用,因而发生形变也不易断裂。(3)金属晶体结构与金属延展性关系第7页(4)金属晶体结构含有金属光泽和颜色①因为自由电子可吸收全部频率光,然后很快释放出各种频率光,所以绝大多数金属含有银白色或钢灰色光泽。而一些金属(如铜、金、铯、铅等)因为较易吸收一些频率光而展现较为特殊颜色。②当金属成粉末状时,金属晶体晶面取向杂乱、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。第8页4.金属晶体熔点改变规律(1)金属晶体熔点改变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金属键强弱有亲密关系.(2)普通情况下,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,熔点就对应越高,硬度也越大。但该金属金属性越弱。如:NaMgAlLiNaKRbCs﹥﹥﹥﹥﹤﹤第9页小结:三种晶体类型与性质比较晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体概念相邻原子之间以共价键相结合而成含有空间网状结构晶体分子间以范德华力相结合而成晶体经过金属键形成晶体作用力共价键范德华力金属键组成微粒原子分子金属阳离子和自由电子物理性质熔沸点很高很低差异较大硬度很大很小差异较大导电性无(硅为半导体)无导体实例金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅Ar、S等Au、Fe、Cu、钢铁等第10页资料金属之最熔点最低金属是--------汞[-38.87℃]熔点最高金属是--------钨[3410℃]密度最小金属是--------锂[0.53g/cm3]硬度最小金属是--------铯[0.2]最活泼金属是----------铯延性最好金属是--------铂[铂丝直径:
mm]展性最好金属是--------金[金箔厚:mm]第11页1、原子在二维平面上有两种排列方式二、金属晶体原子堆积模型(a)非密置层
(b)密置层配位数为4配位数为6
配位数:在晶体中一个原子周围距离相等且最近原子数目紧密堆积:微粒之间作用力使微粒间尽可能相互靠近,使它们占有最小空间第12页晶胞形状是什么?含几个原子?2、金属晶体可看成金属原子在三维空间里堆积而成第13页(1)简单立方堆积[Po]配位数:6空间拥有率:52%每个晶胞含原子数:1
空间利用率:晶体空间被微粒占满体积百分数,用它来表示紧密堆积程度第14页简单立方堆积第15页(2)体心立方堆积(Na,K,Fe)金属晶体堆积方式──钾型第16页配位数:8空间拥有率:68%每个晶胞含原子数:2第17页体心立方堆积配位数:8第18页2、体心立方堆积ab空间利用率=a第19页123456
第二层对第一层来讲最紧密堆积方式是将球对准
1,3,5位。(或对准2,4,6位,其情形是一样)123456AB,
关键是第三层,对第一、二层来说,第三层能够有两种最紧密堆积方式。思索:密置层堆积方式有哪些?第20页
下列图是此种六方紧密堆积前视图ABABA
第一个是将球对准第一层球。123456
于是每两层形成一个周期,即ABAB堆积方式,形成六方紧密堆积。
配位数12。(同层6,上下层各3
)第21页六方最密堆积第22页金属原子半径r与六棱柱边长a、高h关系:
a=2rahh=a632第23页3、六方最密堆积s2rh2r2r=74%空间利用率=sh第24页123456789101112
这种堆积晶胞空间利用率高(74%),属于最密置层堆积,配位数为
,许多金属(如Mg、Zn、Ti等)采取这种堆积方式。12第25页
第三层另一个排列方式,是将球对准第一层
2,4,6位,不一样于AB两层位置,这是
C层。1234561234561234564、面心立方最密堆积第26页123456此种立方紧密堆积前视图ABCAABC
第四层再排A,于是形成
ABCABC三层一个周期。得到面心立方堆积。
配位数12
。(同层6,上下层各3
)第27页4ra=74%空间利用率=第28页BCA配位数:12空间拥有率:74%每个晶胞含原子数:4(4)面心立方(铜型、A
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