第一單元金屬鍵 金屬晶體

第一單元金屬鍵金屬晶體第一頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四一.已學(xué)過(guò)的金屬知識(shí)1.金屬的分類(lèi)(1)黑色金屬和有色金屬(2)重金屬和輕金屬4.5g/cm3(3)稀有金屬和常見(jiàn)金屬第二頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四2.金屬元素在周期表中的位置及原子結(jié)構(gòu)特征第三頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四二.金屬鍵描述金屬鍵的最簡(jiǎn)單的理論是“電子氣”理論.

該理論把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”.這些電子不是專(zhuān)屬于某幾個(gè)特定的金屬離子,而是均勻分布于整個(gè)晶體中,被所有原子共用,從而把所有的金屬原子維系在一起.金屬原子則“浸泡”在“電子氣”的“海洋”中.第四頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.定義：金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用。2.形成成鍵微粒:金屬陽(yáng)離子和自由電子存在:金屬單質(zhì)和合金中3.方向性:無(wú)方向性第五頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四4.金屬的共性:具有金屬光澤,能導(dǎo)電,導(dǎo)熱,具有良好的延展性,金屬的這些共性是有金屬晶體中的化學(xué)鍵和金屬原子的堆砌方式所導(dǎo)致的（1）導(dǎo)電性（2）導(dǎo)熱性（3）延展性

第六頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四通常情況下金屬內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)是不固定的，但在外加電場(chǎng)的作用下會(huì)定向移動(dòng)形成電流第七頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四導(dǎo)電物質(zhì)電解質(zhì)溶液或熔融液金屬晶體狀態(tài)導(dǎo)電粒子升溫時(shí)導(dǎo)電能力導(dǎo)電本質(zhì)第八頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四相對(duì)滑動(dòng)第九頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四5.金屬的特性注：金屬的熔點(diǎn)硬度和金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，金屬鍵的強(qiáng)弱又可以用原子化熱來(lái)衡量。原子化熱是指1mol金屬固體完全氣化成相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)原子時(shí)吸收的能量。部分金屬的原子半徑、原子化熱和熔點(diǎn)金屬NaMgAlCr原子外圍電子排步3s13s23s23p13d54s1原子半徑/pm186160143.1124.9原子化熱/KJ*mol-1108.4146.4326.4397.5熔點(diǎn)/℃97.56506601900第十頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四6.影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素（1）金屬元素的原子半徑（2）單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目如：同一周期金屬原子半徑越來(lái)越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)增加，故熔點(diǎn)越來(lái)越高，硬度越來(lái)越大；同一主族金屬原子半徑越來(lái)越大，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)減少，故熔點(diǎn)越來(lái)越低，硬度越來(lái)越小。第十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四黃鐵礦第十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四螢石第十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四水晶第十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四綠色魚(yú)眼石第十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四菱錳礦第十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四三.金屬晶體1.晶體(1)定義:通過(guò)結(jié)晶過(guò)程形成的具有規(guī)則幾何外形的固體叫晶體。(2)其結(jié)構(gòu)特征是內(nèi)部的微粒在三維空間的排布具有特定的周期性,即隔一定距離重復(fù)出現(xiàn)。2.晶胞：能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重復(fù)單元3.原子的密堆積方式第十七頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四密堆積的定義:密堆積：由無(wú)方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結(jié)合的晶體中，原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空間的堆積密度最大的那些結(jié)構(gòu)。密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢(shì)能盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。第十八頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四第十九頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二十頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四這樣得到的是簡(jiǎn)單立方堆積,自然界只有釙(Po)采用這種排列.第二十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四這是非密置層另一種堆積方式，將上層金屬填入下層金屬原子形成的凹穴中。得到的是體心立方堆積，如金屬K等。第二十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四123456

第二層對(duì)第一層來(lái)講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)1，3，5位。(或?qū)?zhǔn)2，4，6位，其情形是一樣的)123456AB，

關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來(lái)說(shuō)，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。第二十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四

下圖是此種六方緊密堆積的前視圖ABABA

第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球。123456

于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即ABAB堆積方式，形成六方緊密堆積。

配位數(shù)12。(同層6，上下層各3

)第二十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四六方最密堆積分解圖第二十七頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四

第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的

2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是C層。123456123456123456第二十八頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC

第四層再排A，于是形成ABCABC三層一個(gè)周期。得到面心立方堆積。

配位數(shù)12

。(同層6，上下層各3

)第二十九頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四BCA

ABCABC形式的堆積，為什么是面心立方堆積？我們來(lái)加以說(shuō)明。第三十頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四面心立方最密堆積分解圖第三十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四鎂型，六方堆積銅型，面心立方堆積第三十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四4.晶胞中金屬原子數(shù)目的計(jì)算(平均值)頂點(diǎn)占1/8棱占1/4面心占1/2體心占1第三十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四金晶體的最小重復(fù)單元(也稱(chēng)晶胞)是面心立方體，即在立方體的8個(gè)頂點(diǎn)各有—個(gè)金原子，各個(gè)面的中心有一個(gè)金原子，每個(gè)金原子被相鄰的晶胞所共有(如圖)。金原子的直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，M表示金的摩爾質(zhì)量。(1)金晶體每個(gè)晶胞中含有

個(gè)金原子。

(2)欲計(jì)算一個(gè)晶胞的體積，除假定金原子是鋼性小球外，還應(yīng)假定

。

(3)一個(gè)晶胞的體積是多少?(4)金晶體的密度是多少?第三十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則頂點(diǎn)上原子被______個(gè)晶胞共有,側(cè)棱上的原子被_______個(gè)晶胞所共有，頂面棱上的原子被_______個(gè)晶胞所共有思考:如果晶胞結(jié)構(gòu)為六棱柱,結(jié)果如何?1264第三十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成的正二十面體的原子晶體，其中含有20個(gè)等邊三角形和一定數(shù)目的頂角，每個(gè)頂角上各有一個(gè)原子，試觀察右邊圖形，回答：這個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元由

個(gè)硼原子組成，鍵角是

，共含有

個(gè)B—B鍵。1230第三十七頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期四最近發(fā)現(xiàn)一種由某金屬原子M和非金屬原子N構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如圖所示．頂角和面心的原子是M原子，棱的中心和體心的原子是N原子，它的化學(xué)式為A．B．MNC．D．條件不夠，無(wú)法寫(xiě)出化學(xué)式C