1-1-金属结构
人教版高中化学必修二1-1-2《元素的性质与原子结构》课件
结论 对于同族元素而言
核电失 得 金 非
从 电子电 电 属 金
上 荷层子 子 性 属
到 数数能 能 逐 性
下 逐依力 力 渐 逐
渐次逐 逐 增 渐
增增渐 渐 强 减
多加增 减
弱
强弱
6.下列关于F、Cl、Br、I 性质的比较，不 正确的是（ C）
A.它们的核外电子层数随核电荷数的增 加而增多。
B.被其它卤素单质从卤化物中置换出来 的可能性随核电荷数的增加而增大。
KI +Br2水
振荡
+CCl4
振荡 观察
上层：黄色 KBr的水溶液 下层：紫色 I2的CCl4溶液 Br2＋2KI===2KBr ＋I2
阅读自学：课本P8 资料卡片 卤素单质的物理性质
结论 对于同族元素而言
核电
得
非
从 电子
电
金
上 荷层
子
属
到 数数
能
性
下 逐依
力
逐
渐次
逐
渐
增增
渐
减
多加
减
弱
弱
温
（氧化钠）
（氧化钾）
△
2K+O2===K2O2
非 常
点燃 4Li+O2===2Li2O
点燃 2Na+O2===Na2O2
温 （氧化锂） （过氧化钠）
（过氧化钾） △
K+O2===KO2
（超氧化钾）
碱金属元素的单质的性质：
2、与水反应
2Li+2H2O==2LiOH+H2↑ (十分缓慢,因为生成的LiOH微溶于水,反应 慢,且Li不熔化)
普通高中课程标准实验教科书 人民教育出版社 高中化学 高一 必修二
材料科学基础第一章晶体结构(三单质晶体结构)
Smith W F. Foundations of Materials Science and Engineering. McGRAW.HILL.3/E
配位数 12；8（8＋6）；12 致密度 0.74；0.68； 0.74
配位数（CN）：晶体结构中 任一原子周围最近且等距离 的原子数。 致密度（K）：晶体结构中 原子体积占总体积的百分数。 K=nv/V。
linear density
<100>
a
2 1 2
1
aa
a
2 1 2
1
aa
<110>
2a
2
1 2
0.7
2a a
2a
2
1 2
1
1.4
2a a
<111>
3a
2
1 2
1
1.16
3a a
3a
2
1 2
0.58
3a a
案例讨论：工程上大量使用低碳钢渗碳件，试分析材 料的渗碳行为与哪些因素有关? 晶格常数? 结构类型? 致密度?....?
1.4单质晶体结构
同种元素组成的晶体称为单质晶体。 一、金属晶体的结构 二、非金属元素单质的晶体结构
一、金属晶体的结构
香港国际机场 案例讨论：工程上大量使用钢铁材料，钢和铁在 性能上差别较大，各有优势，设想这种差别的来 源。
一、金属晶体的结构
1.常见金属晶体结构
典型金属的晶体结构是最简单的晶体结构。由于金属键的性质， 使典型金属的晶体具有高对称性，高密度的特点。常见的典型金属晶 体是面心立方、体心立方和密排六方三种晶体，其晶胞结构如图1-10 所示。另外，有些金属由于其键的性质发生变化，常含有一定成分的 共价键，会呈现一些不常见的结构。锡是A4型结构（与金刚石相似）， 锑是A7型结构等。
金属的原子结构特点
金属的原子结构特点
金属由原子构成，其内部是按一定次序有规则排列的。
金属原子的最外层电子都只有一二个，最外层电子与原子核的结合力较弱，易失去最外层电子而成为正离子，自由电子在所有正离子间穿梭运动，把带正电的金属正离子牢固束缚起来，形成金属键，使金属具有导电导热性。
此外，金属的其他共性还包括：
1. 金属都具有金属光泽。
2. 金属具有延展性，可以伸拉压碾等。
3. 金属熔点变化差别较大，这和金属晶体中金属正离子与自由电子的相互作用的强弱不同而造成的。
4. 金属具有还原性，焊接中还原性表现在它们的单质与氧结合的难易上，还原性强的易与氧结合。
以上内容仅供参考，建议查阅关于金属原子结构的书籍或咨询化学专家以获取更准确的信息。
1金属的晶体结构-2
（力学性能最好） (2)柱状晶区
（有脆性界面 易开裂） (3)粗大等轴晶区 （无明显弱面 组织较疏 松）
铸锭组织
生产中，可根据金属的性质、外来杂质和具体熔铸条件的不同，采取不 同的措施，调整和控制柱状晶区和中心等轴晶区的厚度，甚至得到只有39 一个晶区的铸锭组织。
❖ 金属中晶体缺陷的存在是不可避免的，它破坏了晶体的完整 性，对金属的力学性能、物理性能、化学性能以及许多变化 过程都会产生影响。
❖ 改变缺陷的数量和分布，已成为改善金属性能的重要途径。 ❖ 但，晶体缺陷的存在并不改变金属的晶体性质。
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§1-3 合金的相结构
合金的相结构
合金
基本概念 组元
相
固溶体 置换固溶体
1Cr17不锈钢的多晶体
晶界原子排列的示意图
11
三 面缺陷: 亚晶界
晶粒不是完全理想的晶体，由许多位向相差很小的所谓亚 晶粒组成的。晶粒内的亚晶粒又叫晶块(或嵌镶块)。亚晶 粒之间的边界叫亚晶界。 亚晶界是位错规则排列的结构。
亚晶界
12
缺陷存在的意义
❖ 金属的晶粒越细，单位体积中晶界和亚晶界面积越大，金属 的强度越高，这就是金属的细晶强化。
由过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼等原子半径较小 的非金属元素形成的化合物为间隙化合物。尺寸较大 的过渡族元素原子占据晶格的结点位置，尺寸较小的 非金属原子则有规则地嵌入晶格的间隙之中。 根据非金属元素（X）与过渡族金属元素（M）原子半 径的比值，可将其分为两类。
24
1).当rx/rM0.59时， 形成间隙相。金属原子形成与其本身 晶格类型不同的一种新结构，非金属原子处于晶格的间 隙中。
29
1 纯金属的晶体结构
金属的晶体结构
常见的晶体结构有以下三种： 1、体心立方晶格(bcc) 2、面心立方晶格(fcc) 3、密排六方晶格(hcp) 这三种晶格的原子排列不同,因此它们的性 能也不同.一般来讲,体心立方结构的材料,其强 度高而塑性相对低一些；面心立方结构的材料, 其强度低而塑性好；密排六方结构的材料,其强 度与塑性均低.
Z
c
X a
b
Y
a、 b、 c —晶格常数（点阵常数） 、 、 — 夹角
金属的晶体结构
4.晶体结构的表征
由于不同晶型的晶体或同一晶格中，相应原子的
排列的情况不同，晶胞特征参数不同，故机械性能及
相应的其它性能有很大的差异。
2、晶胞原子数
晶胞特 征参数 3、原子半径 4、配位数 5、致密度
自然界的绝大多数物质在固态下为晶体， 只有少数为非晶体，所有的金属都是晶体。
一、 晶体的基本知识
2.晶格与晶胞
金属的晶体结构
晶格——将晶体的原子几何化成一点，用一系列平行直 线连接起来，构成一空间格架叫晶格。
晶体模型
晶格
晶胞
组成晶格的最小几何单元体 将晶体的原子看成是刚性小球
金属的晶体结构
3.晶胞的表示方法
a
体心立方晶体模型
体心立方晶格
a
原子半径: 晶胞原子数: 配位数: 致密度:
r ( 3 / 4) a
2a
4 K n r 3 / V 3 2 (4 / 3) ( 3 / 4a)3 a3
0.68＝68%
n =1/8×8 + 1 = 2 Z＝8
2.面心立方晶格：fcc
金属的晶体结构
0.74＝74%
两个简单六方晶格穿插 在一起构成密排六方晶格
1-2 金属的晶体结构2011
晶面指数的确定方法
⑴对晶胞作晶轴a、b、c，以晶胞的边长作为晶轴 对晶胞作晶轴 、 、 ， 上的单位长度（注意原点设在待求晶面以外 原点设在待求晶面以外）； 上的单位长度（注意原点设在待求晶面以外）； 求出待定晶面在三个晶轴上的截距（ ⑵求出待定晶面在三个晶轴上的截距（如该晶面 与某轴平行，则截距为∞）； 与某轴平行，则截距为 ）； 取这些截距数的倒数； ⑶取这些截距数的倒数； 将上述倒数化为最小的简单整数， ⑷将上述倒数化为最小的简单整数， 并加上圆括号， 并加上圆括号，即表示该晶面的指 一般记为（ ） 数，一般记为（hkl）
第二节 金属的晶体结构
一、晶体的特性
按原子或分子排列规律性分 晶体和非晶体。 按原子或分子排列规律性分：晶体和非晶体。 排列规律性 现代使用的材料绝大部分是晶态材料。 现代使用的材料绝大部分是晶态材料 。 晶态材料 包括单晶、 多晶、 微晶和液晶材料等。 包括单晶 、 多晶 、 微晶和液晶材料等 。 我们日常 使用的各种金属材料大部分是多晶材料。 使用的各种金属材料大部分是多晶材料。 绝大部分陶瓷、 少数高分子材料、 绝大部分陶瓷 、 少数高分子材料 、 金属及合金是 晶体； 多数高分子材料、 晶体 ； 多数高分子材料 、 玻璃及结构复杂材料是 非晶体。 非晶体。 天然晶体具有规则外形和宏观对称性。 天然晶体具有规则外形和宏观对称性。
密排六方晶格密排面
密排六方晶格的间隙及堆垛方式
间隙： 八面体间隙和四面体间隙， 间隙：为八面体间隙和四面体间隙，其形状与面 心立方晶格的完全相似，当原子半径相等时， 心立方晶格的完全相似，当原子半径相等时，间 隙大小完全相等， 隙大小完全相等，只是间隙中 心在晶胞中的位置不同。 心在晶胞中的位置不同。
刚球模型 原子半径:2 = 原子半径:2R=a :2
hkust-1分子式
hkust-1分子式HKUST-1，全称为香港科技大学一号，是一种具有金属有机框架结构的晶态材料。
它是由香港科技大学（HKUST）的研究团队在2001年开发的，广泛应用于气体吸附和存储、催化反应和分离等领域。
HKUST-1的分子式为[Cu3(1,3,5-benzenetricarboxylate)2]，其中Cu代表铜离子，1,3,5-benzenetricarboxylate代表1,3,5-苯三羧酸。
分子式的括号表示该结构单元的个数。
HKUST-1的分子式中的"Cu3"表示该晶体结构中含有3个铜离子。
铜离子是HKUST-1的主要构成元素之一。
铜是一种常见的过渡金属，具有较好的导电性和导热性，因此非常适合在材料科学中应用。
它的存在使得HKUST-1具有良好的物理和化学性质。
分子式中的"1,3,5-benzenetricarboxylate"是HKUST-1的配体之一。
配体是指能够通过与中心金属离子形成配位键的分子。
在HKUST-1中，1,3,5-苯三羧酸起到了固定铜离子的作用，使得整个晶体结构能够稳定存在。
HKUST-1是一种具有金属有机框架（MOF）结构的晶体材料。
金属有机框架是由金属离子与有机配位子通过配位键构成的多孔晶体材料。
这种结构使得HKUST-1具有高度的孔隙度和表面积，可用于吸附和存储气体。
HKUST-1的分子式中的数字2表示每个Cu3(1,3,5-benzenetricarboxylate)结构单元在分子中重复出现2次。
这个结构单元是HKUST-1的基本组成单位，由3个铜离子和2个1,3,5-苯三羧酸配体组成。
这种结构单元通过配位键相互连接形成一个三维网状的晶体结构。
HKUST-1的结构具有很高的孔隙度和表面积，这使得它在气体吸附和存储领域有着广泛的应用。
由于其能够吸附和释放气体，因此可以用于气体的储存和运输。
此外，HKUST-1还可用于催化反应和分离过程中的催化剂和吸附材料。
金属结构的定义、作用、特点和分类
1．按照金属结构的构造分类 分为格构（桁架）结构和实腹（板梁）结构。
格构（桁架） 结构由二力杆 件连接而成， 其特点是杆件 长度尺寸较大， 而截面尺寸较
小。
第一节 金属结构的定义、作用、 发展和特点
实腹（板梁）结构 由薄板焊接而成， 其特点是长度和宽 度尺寸较大，而厚 度较小。因此实腹 式结构亦称薄壁结 构，如工字形梁、 箱形梁和箱形柱等。 门式起重机的箱形 主梁和变截面箱形
第二节 金属结构的基本要求和发 展趋势
二、发展趋势
1．研究并广泛运用、推广新的设计理论和设计方法 1）金属结构的极限状态设计方法；
2）金属结构预应力设计方法；
3）金属结构疲劳强度计算方法；
4）金属结构断裂计算方法； 5）金属结构薄板弹塑性失稳的计算方法；
6）金属结构寿命评估与预测方法；
7）金属结构可靠性设计方法；
金属结构是出现较晚的一种结构型式，仅在十 九世纪后期，由于钢铁工业、铁路、水运的发展， 机器制造业的进一步完善，金属结构才得以较快 的发展。
我国是应用起重机械最早的国家之一，为培养 起重机械行业的专门人才，国家在上海交通大学、 大连理工大学、太原科技大学、北京科技大学、 武汉理工大学、西南交通大学等多所高等工科学 校中，创办了起重运输机械专业，为起重机械行
金属结构
第一章 绪论
第一节 金属结构的定义、作用、特点和分类 第二节 金属结构的基本要求和发展趋势 第三节 金属结构的课程特点、课程任务和学 习方法
第一节 金属结构的定义、作用、 发展和特点
一、金属结构的定义
以金属材料轧制成的型钢及钢板作为基本构 件，采用铆、焊、栓接等连接方法，按照— 定的结构（而非机构）组成规则连接组成能 够承受载荷的结构物。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。