金屬晶體PPT精選文檔

1、.1金金 屬屬 晶晶 體體.2金屬樣品金屬樣品.3 一一、金屬共同的物理性質金屬共同的物理性質容易導電、導熱、有延展性、有金屬光澤等。容易導電、導熱、有延展性、有金屬光澤等。金屬為什么具有這些共同性質呢金屬為什么具有這些共同性質呢? ?二、金屬的結構二、金屬的結構問題：問題：構成金屬的粒子有哪些？構成金屬的粒子有哪些？（經(jīng)典的電子氣理論）（經(jīng)典的電子氣理論）.4（經(jīng)典的電子氣理論）（經(jīng)典的電子氣理論）組成粒子：組成粒子：金屬陽離子和自由電子金屬陽離子和自由電子金屬離子和自由電子之間的較強金屬離子和自由電子之間的較強作用作用 金屬鍵金屬鍵“有陽離子而無有陽離子而無陰離子陰離子”是金屬是金屬獨有的

2、特性。獨有的特性。作用力：作用力：金屬單質中不存在金屬單質中不存在單個分子或原子。單個分子或原子。.5（經(jīng)典的電子氣理論）（經(jīng)典的電子氣理論）金屬晶體：金屬晶體：通過金屬鍵作用形成的單質晶體通過金屬鍵作用形成的單質晶體常溫下，絕大多數(shù)金屬單常溫下，絕大多數(shù)金屬單質和合金都是金屬晶體，質和合金都是金屬晶體，但汞除外，因汞在常溫下但汞除外，因汞在常溫下呈液態(tài)。金屬晶體的熔沸呈液態(tài)。金屬晶體的熔沸點差別較大。點差別較大。熔化時破壞的作用力：熔化時破壞的作用力：金屬鍵金屬鍵金屬陽離子半徑越小，所帶電金屬陽離子半徑越小，所帶電荷數(shù)越多，金屬鍵越強，熔沸荷數(shù)越多，金屬鍵越強，熔沸點越高，硬度越大。點越高，

3、硬度越大。.6練練 習習下列說法錯誤的是（下列說法錯誤的是（ ）A、鎂的硬度大于鋁、鎂的硬度大于鋁B、鎂的熔沸點低于鈣、鎂的熔沸點低于鈣C、鎂的硬度大于鉀、鎂的硬度大于鉀D、鈣的熔沸點高于鉀、鈣的熔沸點高于鉀AB.7練練 習習 下列四種有關性質的描述，可能是金屬晶體的是下列四種有關性質的描述，可能是金屬晶體的是（ ） A、有分子間作用力結合而成，熔點很低、有分子間作用力結合而成，熔點很低 B、固體或熔融態(tài)易導電，熔點較高、固體或熔融態(tài)易導電，熔點較高 C、由共價鍵結合成網(wǎng)狀晶體，熔點很高、由共價鍵結合成網(wǎng)狀晶體，熔點很高 D、固體不導電，熔融態(tài)也不導電，但溶于水后能、固體不導電，熔融態(tài)也不導電

4、，但溶于水后能導電導電B.8 金屬鍵的成鍵微粒：金屬鍵的成鍵微粒：金屬陽離子和自由電子金屬陽離子和自由電子 存在于金屬單質和合金中。存在于金屬單質和合金中。金屬鍵的特征：自由電子可以在整塊金屬中自金屬鍵的特征：自由電子可以在整塊金屬中自由移動，因此由移動，因此金屬鍵沒有方向性和飽和性。金屬鍵沒有方向性和飽和性。金屬鍵理論小結金屬鍵理論小結金屬鍵的本質：金屬鍵的本質：“電子氣理論電子氣理論”(自由電子理論自由電子理論)金屬原子脫落來的價電子形成遍布整個晶體的金屬原子脫落來的價電子形成遍布整個晶體的“電子氣電子氣”,被所有原子所共用，從而把所有的原子維被所有原子所共用，從而把所有的原子維系在一起。

5、系在一起。.9三、金屬晶體的結構與金屬性質的內在聯(lián)系三、金屬晶體的結構與金屬性質的內在聯(lián)系1 1、金屬晶體結構與金屬導電性的關系、金屬晶體結構與金屬導電性的關系 在金屬晶體中，存在著許多自由電子，在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子的運動是沒有一定方向的，這些自由電子的運動是沒有一定方向的，但但在外加電場的條件在外加電場的條件下下自由電子自由電子就會就會發(fā)生發(fā)生定向運動定向運動，因而形成電流，所以金屬容易，因而形成電流，所以金屬容易導電。導電。 導電性隨溫度升高而降低。導電性隨溫度升高而降低。.10晶體類型晶體類型離子晶體離子晶體金屬晶體金屬晶體 導電時的狀態(tài)導電時的狀態(tài)導電粒子導電

6、粒子水溶液或水溶液或熔融狀態(tài)下熔融狀態(tài)下晶體狀態(tài)晶體狀態(tài)自由移動的離子自由移動的離子 自由電子自由電子比較離子晶體、金屬晶體導電的區(qū)別：比較離子晶體、金屬晶體導電的區(qū)別：.11 金屬容易導熱，是由于金屬容易導熱，是由于自由電子運動時自由電子運動時與金屬離子碰撞把能量從溫度高的部分傳到與金屬離子碰撞把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，溫度低的部分，從而使整塊金屬達到相同的從而使整塊金屬達到相同的溫度。溫度。2 2、金屬晶體結構與金屬導熱性的關系、金屬晶體結構與金屬導熱性的關系 自由電子在運動時經(jīng)常與金屬離子碰撞，引自由電子在運動時經(jīng)常與金屬離子碰撞，引起兩者能量的交換。當金屬某部分受熱時，那個

7、起兩者能量的交換。當金屬某部分受熱時，那個區(qū)域里的自由電子能量增加，運動速度加快，通區(qū)域里的自由電子能量增加，運動速度加快，通過碰撞，把能量傳給金屬離子。過碰撞，把能量傳給金屬離子。.12 原子晶體受外力作用時，晶體中的各原子層原子晶體受外力作用時，晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方就會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似式，彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，所以在各原子軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，所以在各原子層之間發(fā)生相對滑動之后，仍可保持這種相互層之間發(fā)生相對滑動之后，仍可保持這種相互作用，因而即使

8、在外力作用下，發(fā)生形變也不作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不斷裂，因此，金屬有良好的延展性。斷裂，因此，金屬有良好的延展性。3 3、金屬晶體結構與金屬延展性的關系、金屬晶體結構與金屬延展性的關系.134 4、金屬晶體結構具有金屬光澤和顏色、金屬晶體結構具有金屬光澤和顏色 由于由于自由電子可吸收所有頻率的光，然后很自由電子可吸收所有頻率的光，然后很快釋放出各種頻率的光快釋放出各種頻率的光，因此絕大多數(shù)金屬具有，因此絕大多數(shù)金屬具有銀白色或鋼灰色光澤。而某些金屬（如銅、金、銀白色或鋼灰色光澤。而某些金屬（如銅、金、銫、鉛等）由于銫、鉛等）由于較易吸收某些頻率的光而呈現(xiàn)較較易吸收某些頻率的光而

9、呈現(xiàn)較為特殊的顏色為特殊的顏色。 當金屬成粉末狀時，金屬晶體的當金屬成粉末狀時，金屬晶體的晶面取向雜晶面取向雜亂、晶格排列不規(guī)則亂、晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，吸收可見光后輻射不出去，所以成黑色。所以成黑色。.14小結：三種晶體類型與性質的比較小結：三種晶體類型與性質的比較晶體類型晶體類型原子晶體原子晶體分子晶體分子晶體金屬晶體金屬晶體概念概念作用力作用力構成微粒構成微粒物物理理性性質質熔沸點熔沸點硬度硬度導電性導電性實例實例金剛石、二氧化硅、晶金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅體硅、碳化硅 Ar、S等等Au、Fe、Cu、鋼、鋼鐵等鐵等相鄰原子之間以共價鍵相鄰原子之間以共價鍵相結合而

10、成具有空間網(wǎng)相結合而成具有空間網(wǎng)狀結構的晶體狀結構的晶體共價鍵共價鍵原子原子很大很大很高很高無（硅為半導體）無（硅為半導體）分子分子分子間以范德分子間以范德華力相結合而華力相結合而成的晶體成的晶體范德華力范德華力很低很低很小很小無無通過金屬鍵形成的通過金屬鍵形成的晶體晶體金屬鍵金屬鍵金屬陽離子和自金屬陽離子和自由電子由電子差別較大差別較大差別較大差別較大導體導體.15 金屬晶體的形成是因為晶體中存在（金屬晶體的形成是因為晶體中存在（ ）A.A.金屬離子間的相互作用金屬離子間的相互作用B.B.金屬原子間的相互作用金屬原子間的相互作用 C.C.金屬離子與自由電子間的相互作用金屬離子與自由電子間的相

11、互作用 D.D.金屬原子與自由電子間的相互作用金屬原子與自由電子間的相互作用練練 習習C.16練練 習習 金屬能導電的原因是（金屬能導電的原因是（ ）A.A.金屬晶體中金屬陽離子與自由電子間的相互作用金屬晶體中金屬陽離子與自由電子間的相互作用較弱較弱 B B金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動定向移動 C C金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動生定向移動 D D金屬晶體在外加電場作用下可失去電子金屬晶體在外加電場作用下可失去電子 B.17 下列敘述正確的是（下列敘述正確的是（ ）A

12、.A.任何晶體中，若含有陽離子也一定含有陰任何晶體中，若含有陽離子也一定含有陰離子離子B B原子晶體中只含有共價鍵原子晶體中只含有共價鍵 C.C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價鍵離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價鍵 D D分子晶體中只存在分子間作用力，不含有分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學鍵其他化學鍵B練練 習習.18 為什么堿金屬單質的熔沸點從上到下逐漸降為什么堿金屬單質的熔沸點從上到下逐漸降低，而鹵素單質的熔沸點從上到下卻升高？低，而鹵素單質的熔沸點從上到下卻升高？練練 習習.19 一種結晶形碳，有天然出產的礦物。鐵一種結晶形碳，有天然出產的礦物。鐵黑色至深鋼灰色。質軟具滑

13、膩感，可沾污手黑色至深鋼灰色。質軟具滑膩感，可沾污手指成灰黑色。有金屬光澤。六方晶系，成葉指成灰黑色。有金屬光澤。六方晶系，成葉片狀、鱗片狀和致密塊狀。密度片狀、鱗片狀和致密塊狀。密度2.25g/cm32.25g/cm3，化學性質不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或化學性質不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可氧氣中強熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤滑劑，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆用作潤滑劑，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。芯等。 知識拓展石墨知識拓展石墨.20石墨是層狀結構的石墨是層狀結構的混合型混合型晶體晶體 .21石墨為什么很軟？石墨為什么很軟？ 石墨為層狀結

14、構，各層之間是范德華石墨為層狀結構，各層之間是范德華力結合，容易滑動，所以石墨很軟。力結合，容易滑動，所以石墨很軟。 石墨的熔沸點為什么很高（高于金剛石）？石墨的熔沸點為什么很高（高于金剛石）？石墨各層均為平面網(wǎng)狀結構，碳原子石墨各層均為平面網(wǎng)狀結構，碳原子之間存在很強的共價鍵（大之間存在很強的共價鍵（大鍵）鍵），故熔沸點很高。故熔沸點很高。石墨是層狀結構的石墨是層狀結構的混合型混合型晶體晶體 .22石墨能導電的原因：石墨能導電的原因： 這是因為石墨晶體中存在自由電子，可以在整個碳這是因為石墨晶體中存在自由電子，可以在整個碳原子的平面上運動，但是電子不能從一個平面跳躍到另原子的平面上運動，但是

15、電子不能從一個平面跳躍到另一個平面，所以石墨能導電，并且沿層的平行方向導電一個平面，所以石墨能導電，并且沿層的平行方向導電性強。這也是晶體各向異性的表現(xiàn)。性強。這也是晶體各向異性的表現(xiàn)。石墨中微粒間的作用：石墨中微粒間的作用： 碳原子間存在共價鍵和金屬鍵，層與層之間存碳原子間存在共價鍵和金屬鍵，層與層之間存在范德華力在范德華力石墨是層狀結構的石墨是層狀結構的混合型混合型晶體晶體 .23資料資料金屬之最金屬之最熔點最低的金屬是熔點最低的金屬是- 汞汞熔點最高的金屬是熔點最高的金屬是- 鎢鎢密度最小的金屬是密度最小的金屬是- 鋰鋰密度最大的金屬是密度最大的金屬是- 鋨鋨硬度最小的金屬是硬度最小的金

16、屬是-銫銫硬度最大的金屬是硬度最大的金屬是- 鉻鉻最活潑的金屬是最活潑的金屬是-銫銫最穩(wěn)定的金屬是最穩(wěn)定的金屬是-金金延性最好的金屬是延性最好的金屬是- 鉑鉑展性最好的金屬是展性最好的金屬是- 金金.24物體在外力作用下能延伸成細絲而不斷裂的性質物體在外力作用下能延伸成細絲而不斷裂的性質叫延性；叫延性；在外力（錘擊或滾軋）作用能碾成薄片而不破裂在外力（錘擊或滾軋）作用能碾成薄片而不破裂的性質叫展性。的性質叫展性。如如金屬的延展性金屬的延展性良好，其中金、鉑、銅、銀、鎢、良好，其中金、鉑、銅、銀、鎢、鋁都富于延展性。石英、玻璃等非金屬材料在高鋁都富于延展性。石英、玻璃等非金屬材料在高溫時也有一定

17、的延展性。溫時也有一定的延展性。 延性延性展性展性資料資料.25四、金屬晶體的原子堆積模型四、金屬晶體的原子堆積模型 由于金屬鍵沒有方向性，每個金由于金屬鍵沒有方向性，每個金屬原子中的電子分布基本是球對稱的，屬原子中的電子分布基本是球對稱的，所以可以把金屬晶體看成是由直徑相所以可以把金屬晶體看成是由直徑相等的圓球的三維空間堆積而成的。等的圓球的三維空間堆積而成的。1 1、理論基礎：、理論基礎：.26 組成晶體的金屬原子在沒有其他因素組成晶體的金屬原子在沒有其他因素影響時，在空間的排列大都遵循影響時，在空間的排列大都遵循緊密堆積緊密堆積原理。這是因為金屬鍵沒有方向性，因此原理。這是因為金屬鍵沒有

18、方向性，因此都趨向于使金屬原子吸引更多的其他原子都趨向于使金屬原子吸引更多的其他原子分布于周圍，并以緊密堆積方式降低體系分布于周圍，并以緊密堆積方式降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定。的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定。2 2、堆積原理、堆積原理.27緊密堆積：緊密堆積：微粒之間的作用力，使微粒間盡微粒之間的作用力，使微粒間盡可能的相互接近，使它們占有最小的空間?？赡艿南嗷ソ咏?，使它們占有最小的空間?？臻g利用率：空間利用率：空間被晶格質點占據(jù)的百分數(shù)。空間被晶格質點占據(jù)的百分數(shù)。用來表示緊密堆積的程度。用來表示緊密堆積的程度。配位數(shù)：配位數(shù)：在密堆積中，一個原子或離子周圍在密堆積中，一個原子或離子周圍

19、距離最近且相等的原子或離子的數(shù)目。距離最近且相等的原子或離子的數(shù)目。2 2、堆積原理、堆積原理.283 3、二維堆積、二維堆積I I 型型II II 型型配位數(shù)為配位數(shù)為4 4配位數(shù)為配位數(shù)為6 6密置層密置層非密置層非密置層1234123456P74圖3-22.294 4、金屬晶體基本構型、金屬晶體基本構型 簡單立方堆積：簡單立方堆積：非最緊密堆積，空間利用率低（非最緊密堆積，空間利用率低（52%52%）配位數(shù)是配位數(shù)是 個個.6只有金屬（只有金屬（PoPo）采取這種堆積方式）采取這種堆積方式（1 1）非密置層的堆積方式：）非密置層的堆積方式：體心立方堆積體心立方堆積-鉀型鉀型這種堆積晶胞是

20、一個體心立這種堆積晶胞是一個體心立方，每個晶胞含方，每個晶胞含 個原子，個原子，空間利用率不高（空間利用率不高（68%68%），屬），屬于非密置層堆積，配位數(shù)于非密置層堆積，配位數(shù)為為 ，許多金屬（如許多金屬（如NaNa、K K、FeFe等）等）采取這種堆積方式。采取這種堆積方式。28.31123456 第二層對第一層來講最緊密的堆積方式是將球對準第二層對第一層來講最緊密的堆積方式是將球對準 1，3，5 位。位。 ( 或對準或對準 2，4，6 位，其情形是一樣的位，其情形是一樣的 )123456AB， 關鍵是第三層，對第一、二層來說，第三層可以有兩種最關鍵是第三層，對第一、二層來說，第三層可以

21、有兩種最緊密的堆積方式。緊密的堆積方式。.322 2、金屬晶體的兩種最密堆積方式、金屬晶體的兩種最密堆積方式 鎂型和銅型鎂型和銅型鎂型鎂型銅型銅型.33123456123456鎂鎂 型型123456 第三層的第三層的另一種另一種排列方式，排列方式，是將球對準是將球對準第一層第一層每一個球，每一個球，于是于是每兩層形成一個周每兩層形成一個周期期，即，即 AB AB 堆積方式堆積方式。.34 下圖是鎂型緊密堆積的前視圖下圖是鎂型緊密堆積的前視圖ABABA123456.35123456123456銅銅 型型 第三層的第三層的另一種另一種排列方式，排列方式，是是將球對準第一層的將球對準第一層的 2，4

22、，6 位位，不不同于同于 AB 兩層的位置兩層的位置，這是這是 C 層。層。412356.36123456ABCAABC 第四層再排第四層再排 A，于是形于是形成成 ABC ABC 三層一個周三層一個周期。期。 得到面心立方堆積得到面心立方堆積。 配位數(shù)配位數(shù) 12 。( 同層同層 6， 上下層各上下層各 3 ) 下圖是銅型型緊密堆積的前視圖下圖是銅型型緊密堆積的前視圖ACBACBA.37鎂鎂 型型123456789101112 這種堆積晶胞空間利用率高（這種堆積晶胞空間利用率高（74%74%），屬于），屬于最密置層堆集，配位數(shù)為最密置層堆集，配位數(shù)為 ，許多金屬，許多金屬（如（如MgMg、ZnZn、TiTi等）等）采取這種堆積方式。采取這種堆積方式。12.381200平行六面體平行六面體六方緊密堆積六方緊密堆積.39123456銅銅 型型.40BCA銅銅 型型.41銅銅 型型.42銅銅 型型.43堆積方式堆積方式晶胞類型晶胞類型空間利空間利用率用率配位數(shù)配位數(shù)實例實例面心立方面心立方最密堆積最密堆積堆積方式及性質小結堆積方式及性質小結簡單立簡單立方堆積方堆積體心立方體心立方密堆積密堆積六方最六方最密堆積密堆積面心立方面心立方四棱柱四棱柱體心立方體心立方簡單立方簡單立方74%74%68%52121286C