《金屬晶體》-完整版課件

金屬晶體

要想解釋金屬的各種物理性質(zhì)，讓我們先來認識“金屬鍵與電子氣理論”。

金屬共同的物理性質(zhì):

容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等

電子氣理論：描述金屬鍵本質(zhì)的最簡單理論是“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”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。由此可見，金屬晶體跟原子晶體一樣，是一種“巨分子”。金屬鍵的強度差別很大。例如，金屬鈉的熔點較低、硬度較小，而鎢是熔點最高、硬度最大的金屬，這是由于形成的金屬鍵強弱不同的緣故。自由電子

金屬原子釋出電子后形成的金屬離子按一定規(guī)律堆積，釋出的電子則在整個晶體里自由移動。

自由電子不專屬于某一個或特定的金屬離子，它們幾乎均勻地分布在整個晶體中，被許多金屬離子所共有。怎樣用電子氣理論解釋的各種物理性質(zhì)呢？電子氣理論還可以用來解釋金屬材料良好的延展性。當金屬受到外力作用時，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式，而且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，所以金屬都有良好的延展性。當向金屬晶體中摻人不同的金屬或非金屬原子時，就像在滾珠之間摻人了細小而堅硬的砂土或碎石一樣，會使這種金屬的延展性甚至硬度發(fā)生改變，這也是對金屬材料形成合金以后性能發(fā)生改變的一種比較粗淺的解釋。電子氣理論還十分形象地用電子氣在電場中定向移動解釋金屬良好的導(dǎo)電性，用電子氣中的自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞解釋金屬的熱導(dǎo)率隨溫度升高而降低的現(xiàn)象。簡單立方體心立方面心立方二、金屬晶體的原子堆積模型金屬原子在平面上的的兩種放置方式：

金屬原子在二維平面里放置得到的兩種方式，配位數(shù)分別為4和6，可分別稱為非密置層和密置層。簡單立方堆積：這種堆積方式形成的晶胞是一個立方體，每個晶胞含1個原子，被稱為簡單立方堆積。這種堆積方式的空間利用率太低，只有金屬釙(Po)采取這種堆積方式。2、鉀型

非密置層的另一種堆積方式是將上層金屬原子填人下層的金屬原子形成的凹穴中，每層均照此堆積.

交流探究:動手把非密置層的小球黏合在一起，再一層一層地堆積起來，使相鄰層的球緊密接觸。試一試，除了上述兩種堆積方式外，是否可能有第三種方式?3、鎂型和銅型

密置層的原子按上述鉀型堆積方式堆積，會得到兩種基本堆積方式——鎂型和銅型。鎂型如圖3—25左所示，按ABABABAB……的方式堆積；銅型如圖3—25右所示，按ABCADCABC……的方式堆積。分別用代表性金屬命名為鎂型和銅型①，這兩種堆積方式都是金屬晶體的最密堆積，配位數(shù)均為12，空間利用率均為74％，但所得晶胞的形式不同。小結(jié)：金屬晶體的四種模型對比：堆積模型

采納這種堆積的典型代表空間利用率

配位數(shù)

簡單立方Po52％6

鉀型(bcp)Na、K、Fe68％8

鎂型(hcp)Mg、Zn、Ti74％12

銅型(ccp)Cu、Ag、Au74％12

I.有自由電子存在,是良好的導(dǎo)體;II.自由電子與金屬離子碰撞傳遞熱量，具有良好的傳熱性能;III.自由電子能夠吸收可見光并能隨時放出,使金屬不透明,且有光澤;IV.等徑圓球的堆積使原子間容易滑動