公开课-金属晶体

第三节金属晶体第三章《晶体结构与性质》第一课时Ti金属样品（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的较强作用——金属键（电子气理论）1、金属晶体：金属阳离子和自由电子间通过金属键结合形成的晶体。2、金属共同的物理性质一、金属键容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。（3）所属物质：金属单质、合金1、由金属与另一种(或几种)金属或非金属所组成的具有金属通性的物质。2、合金通性：(1)多数合金熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点；(2)硬度比其组分中任一金属的硬度大；(3)合金的导电性和导热性低于任一组分金属。(4)有的抗腐蚀能力强(如不锈钢)【讨论1】金属为什么易导电？在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。3、金属晶体的结构与金属性质的内在联系（1）金属晶体结构与金属导电性的关系【讨论2】金属为什么易导热？金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。（2）金属晶体结构与金属导热性的关系【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？原子晶体受外力作用时，原子间的位移必然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型，无延展性。而金属晶体中由于金属阳离子与自由电子间的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的关系（4）金属晶体结构具有金属光泽和颜色①由于自由电子可吸收所有频率的光，然后很快释放出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。②当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、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。4.金属晶体熔点变化规律（1）金属晶体熔点变化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的金属键的强弱有密切关系．（2）一般情况下，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，熔点就相应越高，硬度也越大。但该金属的金属性越弱。如：NaMgAlLiNaKRbCs﹥﹥﹥﹥﹤﹤小结：三种晶体类型与性质的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具有空间网状结构的晶体分子间以范德华力相结合而成的晶体通过金属键形成的晶体作用力共价键范德华力金属键构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别较大硬度很大很小差别较大导电性无（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、钢铁等资料金属之最熔点最低的金属是--------汞[-38.87℃]熔点最高的金属是--------钨[3410℃]密度最小的金属是--------锂[0.53g/cm3]硬度最小的金属是--------铯[0.2]最活泼的金属是----------铯延性最好的金属是--------铂[铂丝直径：mm]展性最好的金属是--------金[金箔厚：mm]500011000011、原子在二维平面上有两种排列方式二、金属晶体的原子堆积模型（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的原子数目紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间晶胞的形状是什么？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（1）简单立方堆积[Po]配位数：6空间占有率：52%每个晶胞含原子数：1空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积百分数，用它来表示紧密堆积的程度（2）体心立方堆积（Na，K，Fe）金属晶体的堆积方式──钾型配位数：8空间占有率：68%每个晶胞含原子数：2体心立方堆积配位数：82、体心立方堆积ab222aab22223)4(abarra34%10034233ar%1003434233）（rr%68%10083空间利用率=a123456第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1，3，5位。(或对准2，4，6位，其情形是一样的)123456AB，关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。思考：密置层的堆积方式有哪些？下图是此种六方紧密堆积的前视图ABABA第一种是将球对准第一层的球。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)六方最密堆积金属原子的半径r与六棱柱的边长a、高h的关系：a=2rahh=a6323、六方最密堆积s2r23232rrrsrh3623342rV球h2r2r32283622322srrrhV晶胞%100晶胞球VV%1002834233rr=74%空间利用率=sh123456789101112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第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的2，4，6位，不同于AB两层的位置，这是C层。1234561234561234564、面心立方最密堆积123456此种立方紧密堆积的前视图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)4rara223344rV球333216)22(arrV晶胞%100晶胞球VV%10021634433rr=74%空间利用率=BCA配位数：12空间占有率：74%每个晶胞含原子数：4(4)面心立方（铜型、Ag、Au）堆积方式晶胞类型空间利用率配位数实例面心立方【堆积方式及性质小结】简单立方体心立方六方堆积面心立方六方体心立方简单立方74%74%68%52％121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo