人教版高中化学选修三 3_3 金属晶体（课件1） 17页

第三节 金属晶体 要想解释金属的各种物理性质，让我们先来认识“金属键与电子气理论”。 金属共同的物理性质 : 容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等 电子气理论： 描述金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。由此可见，金属晶体跟原子晶体一样，是一种“巨分子”。金属键的强度差别很大。例如，金属钠的熔点较低、硬度较小，而钨是熔点最高、硬度最大的金属，这是由于形成的金属键强弱不同的缘故。 自由电子 金属原子释出电子后形成的金属离子按一定规律堆积，释出的电子则在整个晶体里自由移动。 自由电子不专属于某一个或特定的金属离子，它们几乎均匀地分布在整个晶体中，被许多金属离子所共有。 怎样用电子气理论解释的各种物理性质呢？ 电子气理论还可以用来解释金属材料良好的延展性。当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属都有良好的延展性。当向金属晶体中掺人不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠之间掺人了细小而坚硬的砂土或碎石一样，会使这种金属的延展性甚至硬度发生改变，这也是对金属材料形成合金以后性能发生改变的一种比较粗浅的解释。 电子气理论还十分形象地用电子气在电场中定向移动解释金属良好的导电性，用电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞解释金属的热导率随温度升高而降低的现象。 简单立方 体心立方 面心立方 二、金属晶体的原子堆积模型 金属原子在平面上的的两种放置方式： 金属原子在二维平面里放置得到的两种方式，配位数分别为 4 和 6 ，可分别称为非密置层和密置层。 简单立方堆积： 这种堆积方式形成的晶胞是一个立方体，每个晶胞含 1 个原子，被称为简单立方堆积。这种堆积方式的空间利用率太低，只有金属钋 (Po) 采取这种堆积方式。 2 、钾型 非密置层的另一种堆积方式是将上层金属原子填人下层的金属原子形成的凹穴中，每层均照此堆积 . 交流探究 : 动手把非密置层的小球黏合在一起，再一层一层地堆积起来，使相邻层的球紧密接触。试一试，除了上述两种堆积方式外，是否可能有第三种方式 ? 3 、镁型和铜型 密置层的原子按上述钾型堆积方式堆积，会得到两种基本堆积方式 —— 镁型和铜型。镁型如图 3 — 25 左所示，按 ABABABAB …… 的方式堆积；铜型如图 3 — 25 右所示，按 ABCADCABC …… 的方式堆积。分别用代表性金属命名为镁型和铜型①，这两种堆积方式都是金属晶体的最密堆积，配位数均为 12 ，空间利用率均为 74 ％，但所得晶胞的形式不同。 小结：金属晶体的四种模型对比： 堆积模型 采纳这种堆积的典型代表 空间利用率 配位数 简单立方 Po 52 ％ 6 钾型 (bcp) Na 、 K 、 Fe 68 ％ 8 镁型 (hcp) Mg 、 Zn 、 Ti 74 ％ 12 铜型 (ccp) Cu 、 Ag 、 Au 74 ％ 12 I. 有自由电子存在 , 是良好的导体 ; II. 自由电子与金属离子碰撞传递热量， 具有良好的传热性能 ; III. 自由电子能够吸收可见光并能随时放出 , 使 金属不透明 , 且有光泽 ; IV. 等径圆球的堆积使原子间容易滑动 , 所以金 属具有良好的延展性和可塑性 ; V. 金属间能“互溶” , 易形成合金。 三、金属晶体的一般性质及其结构根源 1. 不仅与金属的晶体结构有关，而且与金属原子本身 的性质有关的是金属的 A. 导电性 B. 导热性 C. 密度 D. 熔点 练习一 3. 下列叙述中，一定是金属元素的是 A. 最外层只有一个电子 B. 核外最外电子层有 1-2 个电子 C. 在反应中很容易失去电子 D. 具有金属光泽的单质 2. 某晶体不导电，在熔融状态下能被电解，则该晶 体是 A. 分子晶体 B. 原子晶体 C. 离子晶体 D. 金属晶体 4 . 下列叙述的各项性质中，不属于金属的通性的是 A. 导电、导热性 B. 延展性 C. 光亮而透明 D. 熔点都很高 5. 与金属的导电性和导热性有关的是 A. 原子半径大小 B. 最外层电子数的多少 C. 金属的活泼性 D. 自由电子 有一黄铜合金 Cu 和 Zn 的质量分数依次为 75%,25%, 晶胞的密度为 8.9g·cm -3 , 晶体属于立方面心结构 , 晶胞中含 4 个原子。 Cu 和 Zn 的相对原子质量分别为 63.5 和 65.4, 求 :(1)Cu 和 Zn 所占的原子百分数 ; (2) 每个晶胞含合金的质量是多少克 ; (3) 晶胞的体积多大。 练习二 再 见