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1、重点：重点：电子气理论电子气理论金属晶体的种堆积模型金属晶体的种堆积模型1 1、金属键的定义金属键的定义：金属离子和自由电子金属离子和自由电子之间之间的强烈的相互作用，叫金属键。的强烈的相互作用，叫金属键。（1 1）金属键的）金属键的成键微粒成键微粒是金属阳离子和自由是金属阳离子和自由电子。电子。（2 2）金属键）金属键存在存在于金属于金属单质和合金单质和合金中。中。（3 3）金属键）金属键没有方向性也没有饱和性没有方向性也没有饱和性。一、金属键一、金属键思考：金属有哪些共同的物理性质呢? 容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等二、电子气理论二、电子气理论经典的金属键理论叫做经典的金属键理论叫
2、做“电子气理论电子气理论”。它把金属。它把金属键形象地描绘成从金属原子键形象地描绘成从金属原子上上“脱落脱落”下来的价电子形下来的价电子形成遍布整块晶体的成遍布整块晶体的“电子气电子气”，被所有原子所共用，从，被所有原子所共用，从而把所有金属原子维系在一而把所有金属原子维系在一起。金属晶体也是巨分子。起。金属晶体也是巨分子。电子气理论对金属的物理性质的解释电子气理论对金属的物理性质的解释 在金属晶体中，充满着带负电的在金属晶体中，充满着带负电的“电子电子气气”（自由电子），这些电子气的运动是（自由电子），这些电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下，没有一定方向的，但在外加电场的条件
3、下，自由电子定向运动形成电流，所以金属容自由电子定向运动形成电流，所以金属容易导电。不同的金属导电能力不同，导电易导电。不同的金属导电能力不同，导电性最强的三种金属是：性最强的三种金属是：Ag、Cu、Al金属导电性的解释金属导电性的解释物质物质电解质电解质金属晶体金属晶体 导电时的状态导电时的状态导电粒子导电粒子导电时发生的变化导电时发生的变化导电能力随温度的导电能力随温度的变化变化水溶液或水溶液或熔融状态下熔融状态下晶体状态晶体状态自由移动的离子自由移动的离子自由电子自由电子思考：电解质在熔化状态或溶于水能导电，这与金属导电的本质是否相同？化学变化化学变化物理变化物理变化增强增强减弱减弱 “
4、电子气电子气”（自由电子）在热的作用（自由电子）在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块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。金属达到相同的温度。（）金属导热性的解释金属的热导率随温度的升高而降低，金属的热导率随温度的升高而降低，是由于在热的作用下，金属离子和自由是由于在热的作用下，金属离子和自由电子频频碰撞，阻碍了热量的传递电子频频碰撞，阻碍了热量的传递 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层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，就会发生相对滑动，但不会
5、改变原来的排列方式，弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中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，在各原子层之间发生相滚珠之间润滑剂的作用，在各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，即使在外对滑动以后，仍可保持这种相互作用，即使在外力作用下发生形变，金属键却不易断裂。力作用下发生形变，金属键却不易断裂。当向金属中掺入不同的金属或非金属原子时，当向金属中掺入不同的金属或非金属原子时，就像在滚珠间掺入砂土一样，会使金属的延展性就像在滚珠间掺入砂土一样，会使金属的延展性甚至硬度发生改变。甚至硬度发生改变。（）金属延展性的解释（）金属延展性的解释 (5) 金属光
6、泽和颜色金属光泽和颜色由于自由电子可吸收所有频率的光，然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。而多数金属具有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金等）由于较易吸收某些金属（如铜、金等）由于较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光向杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。后辐射不出去，所以成黑色。影响金属熔点、硬度的因素影响金属熔点、硬度的因素一
7、一般般地地，熔熔点点、硬硬度度等等取取决决于于金金属属晶晶体内部作用力的体内部作用力的强强弱。弱。一一般般来来说，金金属属原原子子的的价价电子子数数越越多多，原原子子半半径径越越小小，金金属属晶晶体体内内部部作作用用力力越越强强，晶体熔点越高，硬度越大。，晶体熔点越高，硬度越大。注意：一般合金的熔沸点比各注意：一般合金的熔沸点比各组分都分都低，硬度比各低，硬度比各组分要大分要大【思考思考4 4】已知碱金属元素的熔沸点随原子序数的已知碱金属元素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。增大而递减，试用金属键理论加以解释。 【思考思考5 5】试判断钠、镁、铝三种金属熔沸点和硬试判断钠
8、、镁、铝三种金属熔沸点和硬度的大小。度的大小。 同周期元素，从左到右，价电子数依次增大，原子（离子）半径依次减弱，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。同主族元素价电子数相同（阳离子所带电荷数相同），从上到下，原子（离子）半径依次增大，则单质中所形成金属键依次减弱，故碱金属元素的熔沸点随原子序数的增大而递减。【总结】金属晶体的金属晶体的结构与性构与性质的关系的关系导电性导电性导热性导热性延展性延展性金属离金属离子和自子和自由电子由电子自由电子在自由电子在外加电场的外加电场的作用下发生作用下发生定向移动定向移动自由电子自由电子与金属离与金属离子碰撞传
9、子碰撞传递热量递热量晶体中各晶体中各原子层相原子层相对滑动仍对滑动仍保持相互保持相互作用作用三、金属晶体三、金属晶体紧密堆积紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽可：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能的相互接近，使它们占有最小的空间配位数配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数粒个数空间利用率空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积：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百分数，用它来表示紧密堆积的程度金属晶体金属晶体：金属离子和自由电子通过金属键：金属离子和自由电子通过金属键形成的晶体形成的晶体1二维空间模型(
10、1)非密置层配位数为 ，如图所示：4金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型(2)密置层配位数为 ，如图所示：62三维空间模型(1)非密置层在三维空间堆积简单立方堆积相邻非密置层原子的原子核在 的堆积，空间利用率太低，只有金属 采用这种堆积方式。同一直同一直线上上Po1 1、简单立方堆积、简单立方堆积配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：6152%体心立方堆体心立方堆积钾型型将将上上层金金属属原原子子填填入入下下层的的金金属属原原子子形形成成的的凹凹穴穴中中，并并使使非非密密置置层的的原原子子稍稍稍稍分分离离。这种种堆堆积方方式式所所得得的的晶晶胞胞是
11、是一一个个含含有有两两个个原原子子的的立立方方体体，一一个个原原子子在在立立方方体体的的 ，另另一一个个原原子子在在立立方方体体的的 ，其其空空间的的利利用用率率比比简单立方堆立方堆积高高，碱金属碱金属属于属于这种堆种堆积方式。方式。中心中心顶点点（2 2）钾型）钾型-体心立方堆积体心立方堆积：12345678配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：868%2(2)密置密置层在三在三维空空间堆堆积六方最密堆六方最密堆积如如图所示，按所示，按 的方式堆的方式堆积。ABABABAB123456123456AB，1200平行六面体平行六面体配位数：配位数：空间占有
12、率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：1274%2面心立方最密堆面心立方最密堆积如如图所所示示，按按 的的方方式堆式堆积。ABCABCABC123456BCA铜型铜型123456配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：铜型铜型 面心立方面心立方 BCA1274%4（B Pb Pd Pt ）2.配位数：配位数：每个小球周围距离最近的小球数每个小球周围距离最近的小球数简单立方堆积：简单立方堆积：体心立方堆积：体心立方堆积：六方紧密堆积：六方紧密堆积：面心立方紧密堆积：面心立方紧密堆积：681212堆积方式堆积方式 晶胞类型晶胞类型空间利空间利用率用率配位数配位数实例实例面心立方面心立方最密堆积最密堆积堆积方式及性质小结堆积方式及性质小结简单立简单立方堆积方堆积体心立方体心立方密堆积密堆积六方最六方最密堆积密堆积面心立方面心立方六方六方体心立方体心立方简单立方简单立方74%74%68%52121286Mg、 Zn、 TiCu 、 Ag 、 AuNa、K、FePo
