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第三章晶体的结构与性质第三节金属晶体一、金属键1、金属键金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用①定义②本质电子气理论金属原子的价电子发生脱落，形成金属阳离子和自由电子自由电子被所有原子所共用从而把所有的金属原子维系在一起无饱和性无方向性2、金属晶体金属离子与自由电子通过金属键结合而成的晶体叫做金属晶体粒子间的作用力：金属键构成金属晶体的粒子：金属阳离子、自由电子常见金属晶体：金属、合金3用电子气理论解释金属晶体的物理性质①金属导电性电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的作用下，自由电子定向运动形成电流，所以金属容易导电②金属的导热性自由电子在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。高温下热运动剧烈，因此电子的定向移动程度减弱，所以，随着温度的升高，金属的导电性减弱③金属的延展性金属离子和自由电子间相互作用没有方向性，在外力作用下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金属键的强弱与离子半径、离子电荷数有关④金属的熔点、硬度金属的熔点、硬度与金属键的强弱有关阳离子半径越小或离子所带电荷越多，则金属键越强，金属的熔沸点越高、硬度越大。【思考1】已知碱金属单质的熔沸点随原子序数的增大而递减，试用金属键理论加以解释同主族元素阳离子所带电荷数相同，从上到下离子半径依次增大，则单质中所形成金属键依次减弱，故碱金属单质的熔沸点随原子序数的增大而递减。同周期元素，从左到右阳离子所带电荷数增多，离子半径依次减小，则单质中所形成金属键依次增强，故钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小顺序是：钠＜镁＜铝【思考2】试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小。二、金属晶体的原子堆积模型1、几个概念配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻且距离相等的微粒个数空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积百分数用来表示紧密堆积程度1、金属原子在二维空间（平面）上有二种排列方式二、金属晶体的原子堆积模型（a）非密置层（b）密置层金属晶体可以看成金属原子在三维空间中堆积而成.那么,非密置层在三维空间里堆积有几种方式？请比较不同方式堆积时金属晶体的配位数、原子的空间利用率、晶胞的区别。配位数=4配位数=6思考与交流2、金属的三维堆积方式①简单立方堆积唯一金属——钋简单立方堆积的配位数=6例1简单立方堆积的空间占有率=52%球半径为r正方体边长为a=2r②体心立方堆积（钾型）K、Na、Fe体心立方堆积的配位数=8空间利用率计算例1：计算体心立方晶胞中金属原子的空间利用率。解：体心立方晶胞：中心有1个原子，8个顶点各1个原子，每个原子被8个晶胞共享。每个晶胞含有几个原子:1+8×1/8=2空间利用率计算设原子半径为r、晶胞边长为a，根据勾股定理，得：2a2+a2=(4r)2a43rr16a322空间利用率=晶胞含有原子的体积/晶胞体积100%=%68%100a)a43(342ar3423333镁型铜型六方最密堆积和面心立方最密堆积123456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。六方最密堆积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，形成六方最密堆积。配位数12。(同层6，上下层各3)，空间利用率为74%六方最密堆积的配位数=12六方最密堆积的晶胞六方最密堆积的晶胞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。123456123456123456123456此种面心立方最密堆积的前视图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)④面心立方最密堆积（铜型）Cu、Ag、AuABCAABC面心立方最密堆积的配位数=12面心立方最密堆积的空间占有率=74%堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方堆积52%6体心立方堆积K、Na、Fe68%8六方最密堆积Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆积Cu,Ag,Au74%12Po(钋)六方最密堆积的空间占有率=74%上下面为菱形边长为半径的2倍2r高为2倍正四面体的高r2362