金属键金属晶体课件
合集下载
第一章-金属的晶体结构(共118张PPT)可修改全文
(3) 不需最小整数化； (4) 〔1 1 1〕
B面：
(1) 该面与z轴平行，因此x=1，y=2， z=∞； (2) 1/x=1，1/y=1/2，1/z=0； (3) 最小整数化1/x=2，1/y=1，1/z=0； (4) 〔2 1 0〕
C面：
(1) 该面过原点，必须沿y轴进行移动，因此x= ∞ ，y=-1，z=∞ (2) 1/x=0，1/y=-1，1/z=0； (3) 不需最小整数化；(4) 〔0 1 0〕
晶胞在三维空间的重复构成点阵
〔4〕晶格常数
在晶胞中建立三维坐标体系， 描述出晶胞的形状与大小
晶胞参数- 晶格常数:a、b、c 棱间夹角:α、β、γ
2 晶系与布拉菲点阵
依据点阵参数 的不同特点划分为七种晶系
(1) 三斜晶系
α≠β≠γ≠90° a≠ b≠ c
复杂单胞 底心单斜
(2) 单斜晶系
α=γ=90°≠β a≠ b≠ c
3 原子半径： r 2 a
4 配位数= 12
4
5 致密度= nv/V=(4×3πr3/4)/a3=0.74
γ－Fe(912~1394℃)、Cu、Ni、Al、Ag 等
——塑性较高
面心立方晶胞中原子半径与晶 格常数的关系
a
r 2a 4
(三)密排六方结构〔 h.c.p〕 〔 了解〕
金属：Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Co等
具有光泽：吸收了能量从被激发态回到基态时所 产生的幅射；
良好的塑性：在固态金属中，电子云好似是 一种流动的万能胶，把所有的正离子都结合 在一起，所以金属键并不挑选结合对象，也 无方向性。当一块金属的两局部发生相对位 移时，金属正离子始终“浸泡〞在电子云中， 因而仍保持着金属键结合。这样金属便能经 受较大的变形而不断裂。
B面：
(1) 该面与z轴平行，因此x=1，y=2， z=∞； (2) 1/x=1，1/y=1/2，1/z=0； (3) 最小整数化1/x=2，1/y=1，1/z=0； (4) 〔2 1 0〕
C面：
(1) 该面过原点，必须沿y轴进行移动，因此x= ∞ ，y=-1，z=∞ (2) 1/x=0，1/y=-1，1/z=0； (3) 不需最小整数化；(4) 〔0 1 0〕
晶胞在三维空间的重复构成点阵
〔4〕晶格常数
在晶胞中建立三维坐标体系， 描述出晶胞的形状与大小
晶胞参数- 晶格常数:a、b、c 棱间夹角:α、β、γ
2 晶系与布拉菲点阵
依据点阵参数 的不同特点划分为七种晶系
(1) 三斜晶系
α≠β≠γ≠90° a≠ b≠ c
复杂单胞 底心单斜
(2) 单斜晶系
α=γ=90°≠β a≠ b≠ c
3 原子半径： r 2 a
4 配位数= 12
4
5 致密度= nv/V=(4×3πr3/4)/a3=0.74
γ－Fe(912~1394℃)、Cu、Ni、Al、Ag 等
——塑性较高
面心立方晶胞中原子半径与晶 格常数的关系
a
r 2a 4
(三)密排六方结构〔 h.c.p〕 〔 了解〕
金属：Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Co等
具有光泽：吸收了能量从被激发态回到基态时所 产生的幅射；
良好的塑性：在固态金属中，电子云好似是 一种流动的万能胶，把所有的正离子都结合 在一起，所以金属键并不挑选结合对象，也 无方向性。当一块金属的两局部发生相对位 移时，金属正离子始终“浸泡〞在电子云中， 因而仍保持着金属键结合。这样金属便能经 受较大的变形而不断裂。
金属键金属晶体课件
金属键金属晶体课件金属键与金属晶体课件一、金属键概述金属键是金属元素之间的化学键，它是金属晶体的基本结构特征。
金属键不同于离子键和共价键，其特点在于电子的自由运动。
在金属晶体中，金属原子通过金属键相互连接，形成具有特定几何形状的晶体结构。
二、金属键的特性1.电子的自由运动：金属键中，金属原子的外层电子脱离原子核的束缚，形成自由电子。
这些自由电子在整个金属晶体中自由运动，为金属提供了良好的导电性和导热性。
2.金属键的强度：金属键的强度较大，金属晶体具有较高的熔点和沸点。
金属键还具有较好的延展性，使金属在外力作用下能够发生塑性变形。
3.金属键的饱和性：金属键具有饱和性，即一个金属原子所能提供的空位数量有限。
当金属原子之间的距离过远时，金属键将断裂，金属晶体将发生断裂。
4.金属键的方向性：金属键具有一定的方向性，使金属晶体具有特定的几何形状。
金属原子的排列方式决定了金属晶体的晶体结构。
三、金属晶体的结构1.金属晶体的类型：根据金属原子排列方式的不同，金属晶体可分为面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方最密堆积（HCP）等类型。
2.金属晶体的晶面和晶向：金属晶体中的晶面和晶向是描述晶体结构的重要参数。
晶面指数（hkl）和晶向指数[uvw]分别表示晶面和晶向在晶体坐标系中的取向。
3.金属晶体的缺陷：金属晶体中的缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。
这些缺陷对金属的物理和化学性质具有重要影响。
四、金属键的应用1.金属材料的制备：金属键是金属材料制备的基础。
通过控制金属原子之间的金属键，可以制备出具有不同性能的金属材料。
2.金属材料的性能优化：通过调控金属晶体中的缺陷，可以优化金属材料的性能，如提高强度、硬度、耐磨性等。
3.金属材料的表面处理：金属材料的表面处理技术，如电镀、喷涂等，基于金属键的作用原理，旨在提高材料的耐腐蚀性、装饰性和功能性。
4.金属基复合材料：金属基复合材料是将金属与其他材料（如陶瓷、塑料等）复合而成的新型材料。
金属键与金属晶体(2017.2)
面心立方堆积 每个晶胞含原子数：4 配位数：？
面心立方堆积
配位数 12 。
( 同层 6 ， 上下层各 3 )
6
5 顶 1 6 5 4 2 3 顶 心 1 2 顶 4
1
2
3
6 顶
5 4
3
晶胞中原子数目计算：
晶胞中原子数目计算：
顶点：1/8 边： 1/4 面： 1/2 体心：1
金属晶体的原子在二维平面堆积模型
（子在三维空间的堆积
简单立方堆积 :钋（Po） 配位数：6 每个晶胞含原子数：1
体心立方堆积：钠、钾、铬、钼、钨
配位数：8 每个晶胞含原子数：2
金属键 金属晶体
金属晶体的物理性质 导电性、导热性、延展性
一、金属键
金属离子与自由 电子之间强烈的 相互作用，称为 金属键。
二、金属晶体
由于金属键的作用结合形成的晶体，
是金属晶体。
如金属单质
导电性
金属内部有自由移动的电子，在外电场的作 用下，自由电子会发生定向移动，所以金属 具有导电性。
导热性
自由电子运动把能量从高温区域传递到低温 区域。
延展性
金属键没有方向性，金属受外力作用时，各 层金属原子之间仍保持金属键作用。
影响金属键强弱的因素：
金属阳离子所带电荷越多，半径越小，
金属键越强，熔沸点越高，硬度也越大。 如Na、Mg
配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的 微粒个数。 配 位 数： 8
金属键金属晶体
略小于简单立方结构。
配位数
最近邻原子的数目为8。
致密度
约为68%，空间利用率有所提 高。
面心立方结构
晶格结点
每个晶胞的角上和每个面的中心各有一个原 子。
配位数
最近邻原子的数目为12。
原子半径
比体心立方结构更小。
致密度
高达74%，空间利用率最高。
密排六方结构
晶格结点
每个晶胞的角上和上下底面的中心以及三个侧面的中心各有一个原子。
01
利用纳米金属的高比表面积和催化活性，提高化学反应速率和
选择性。
纳米金属传感器
02
利用纳米金属独特的电学、光学性质，开发高灵敏度、高选择
性的传感器件。
纳米金属生物医学应用
03
研究纳米金属在生物医学领域的应用，如药物输送、生物成像
等。
高性能合金发展趋势
01
02
03
高强度轻质合金
开发具有优异力学性能和 轻量化的合金材料，满足 航空航天等领域的需求。
金属键特性分析
无方向性和饱和性
金属键没有固定的方向，也不存 在饱和性，这是由自由电子在金 属晶体中的自由运动性质决定的 。
宏观特性
金属键导致金属晶体具有光泽、 导电、导热等宏观特性。
典型金属键物质举例
碱金属和碱土金属
如钾、钠、钙等，它们的晶体结构主 要由金属键构成。
过渡金属
合金
由两种或两种以上的金属（或金属与 非金属）经一定方法所合成的具有金 属特性的物质，其内部也主要依赖金 属键结合。
以提高金属的硬度、强度和耐腐蚀性，但同时也会降低金属的导电性和
导热性。
04
金属晶体化学性质及反应类型
氧化还原反应
配位数
最近邻原子的数目为8。
致密度
约为68%，空间利用率有所提 高。
面心立方结构
晶格结点
每个晶胞的角上和每个面的中心各有一个原 子。
配位数
最近邻原子的数目为12。
原子半径
比体心立方结构更小。
致密度
高达74%，空间利用率最高。
密排六方结构
晶格结点
每个晶胞的角上和上下底面的中心以及三个侧面的中心各有一个原子。
01
利用纳米金属的高比表面积和催化活性，提高化学反应速率和
选择性。
纳米金属传感器
02
利用纳米金属独特的电学、光学性质，开发高灵敏度、高选择
性的传感器件。
纳米金属生物医学应用
03
研究纳米金属在生物医学领域的应用，如药物输送、生物成像
等。
高性能合金发展趋势
01
02
03
高强度轻质合金
开发具有优异力学性能和 轻量化的合金材料，满足 航空航天等领域的需求。
金属键特性分析
无方向性和饱和性
金属键没有固定的方向，也不存 在饱和性，这是由自由电子在金 属晶体中的自由运动性质决定的 。
宏观特性
金属键导致金属晶体具有光泽、 导电、导热等宏观特性。
典型金属键物质举例
碱金属和碱土金属
如钾、钠、钙等，它们的晶体结构主 要由金属键构成。
过渡金属
合金
由两种或两种以上的金属（或金属与 非金属）经一定方法所合成的具有金 属特性的物质，其内部也主要依赖金 属键结合。
以提高金属的硬度、强度和耐腐蚀性，但同时也会降低金属的导电性和
导热性。
04
金属晶体化学性质及反应类型
氧化还原反应
选修3物质结构与性质课件第03章晶体结构与性质第3节 金属晶体
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]
密度最大的金属是-------- 锇 [22.57g/cm3]
硬度最小的金属是-------- 铯 [0.2]
硬度最大的金属是-------- 铬 [9.0] 延性最好的金属是-------- 铂[铂丝直径：50100 mm] 展性最好的金属是-------- 金[金箔厚： 1001m00m] 最活泼的金属是---------- 铯 最稳定的金属是---------- 金
[2016·全国卷Ⅱ，37(3)节选]单质铜及镍都是由______键形成的晶体。
晶体熔、沸点高低的比较 [2017·全国卷Ⅰ，35(2)节选]K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同， 但 金 属 K 的 熔 点 、 沸 点 等 都 比 金 属 Cr 低 ， 原 因 是 __K__的__原__子__半__径__较__大__且__价__电___子__数__较__少__，__金__属__键__较__弱__________________。
【小结】：三种晶体类型与性质的比较
晶体类型 概念
作用力
原子晶体
分子晶体
相邻原子之间以共价 分子间以分子 键相结合而成具有空 间作用力相结 间网状结构的晶体 合而成的晶体
共价键
范德华力
构成微粒
熔沸点 物 理 硬度 性 质 导电性
原子 很高 很大
无（硅为半导体）
分子 很低 很小
无
金属晶体
通过金属键 形成的晶体
a
aa
a
a=2r
晶胞中平均分配的原子数：1 配位数：6 空间利用率：52% 空间利用率太低！
人教版高中化学选修3课件-金属晶体
知识点二
金属晶体的结构
1．金属晶体的原子堆积模型
2.晶胞中原子的空间利用率的计算方法 (1)以面心立方晶胞为例，求晶胞中原子的空间利用率
图乙是面心立方晶胞的结构剖面图，晶胞的面对角线为金 属原子半径的 4 倍。设金属原子的半径为 R，则晶胞的面对角线 为 4R，晶胞立方体的体积为(2 2R)3。每个面心立方晶胞中实际 含有 4 个金属原子，4 个金属原子的体积为 4×43πR3，因此晶胞 中原子的空间利用率为42×432πRR33×100%＝74%。
Hale Waihona Puke ①该晶胞“实际”拥有的铜原子是____4____个。
②该晶胞称为_____C___(填序号)。
A．立方晶胞
B．体心立方晶胞
C．面心立方晶胞 D．简单立方晶胞
③此晶胞立方体的边长为 a cm, Cu 的相对原子质量为 64， 金属铜的密度为 ρ g·cm－3，则阿伏加德罗常数为___ρ2_·5a_63__m_o_l_－_1(用
1金属晶体在受外力作用下，各层之间发生相对滑动，但 金属键并没有被破坏。
2金属晶体中只有金属阳离子，无阴离子。 3原子晶体的熔点不一定都比金属晶体的高，如金属钨的 熔点就高于一般的原子晶体。 4分子晶体的熔点不一定都比金属晶体的低，如汞常温下 是液体，熔点很低。
1.晶体中有阳离子，一定有阴离子吗？反之， 晶体中有阴离子，一定有阳离子吗？
(4)颜色/光泽——自由电子吸收所有频率光释放一定频率光 由于金属原子以最紧密堆积状态排列，内部存在自由电子， 所以当光辐射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的 光，然后很快释放出各种频率的光，这就使得绝大多数金属呈 现银灰色以至银白色光泽，金属能反射照射到其表面的光而具 有光泽。而金属在粉末状态时，金属的晶面取向杂乱，晶格排 列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰 色或黑色。
金属键金属晶体ppt课件.ppt
熔点/℃
Na 3s1 186 108.4 97.5
Mg 3s2 160 146.4 650
Al 3s23p1 143.1 326.4
660
Cr 3d54s1 124.9 397.5 1900
金属的熔点、硬度与金属键的强弱有关，金属键的强弱 又可以用原子化热来衡量。
原子化热是指1mol金属固体完全气化成相互远离的 气态原子时吸收的能量。
⑷金属晶体结构具有金属光泽和颜色
• 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。
• 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
后辐射不出去，所以成黑色。
a
ρ= m = 4 M/NA V 2 2 d3
解此类题的关键！ 37
已知铜晶胞是面心立方晶胞，该晶胞的边长为 3.6210-10m，每一个铜原子的质量为1.0551025kg ，试回答下列问题：
（1）一个晶胞中“实际”拥有的铜原子数是多少？
（2）该晶胞的体积是多大？
（3）利用以上结果计算金属铜的密度。
2. 晶胞中微粒数个晶胞共享，处于体心的 金属原子全部属于该晶胞。 微粒数为：8×1/8 + 1 = 2 (2)面心立方：
在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2 个晶胞共有。 微粒数为：8×1/8 + 6×1/2 = 4 (3)六方棱柱：
在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2 个棱柱共有，在体内的微粒全属于该棱柱。 微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
(1)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是钢 性小球外，还应假定 各面对角线上。的三个球两两相切
Na 3s1 186 108.4 97.5
Mg 3s2 160 146.4 650
Al 3s23p1 143.1 326.4
660
Cr 3d54s1 124.9 397.5 1900
金属的熔点、硬度与金属键的强弱有关，金属键的强弱 又可以用原子化热来衡量。
原子化热是指1mol金属固体完全气化成相互远离的 气态原子时吸收的能量。
⑷金属晶体结构具有金属光泽和颜色
• 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。
• 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
后辐射不出去，所以成黑色。
a
ρ= m = 4 M/NA V 2 2 d3
解此类题的关键！ 37
已知铜晶胞是面心立方晶胞，该晶胞的边长为 3.6210-10m，每一个铜原子的质量为1.0551025kg ，试回答下列问题：
（1）一个晶胞中“实际”拥有的铜原子数是多少？
（2）该晶胞的体积是多大？
（3）利用以上结果计算金属铜的密度。
2. 晶胞中微粒数个晶胞共享，处于体心的 金属原子全部属于该晶胞。 微粒数为：8×1/8 + 1 = 2 (2)面心立方：
在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2 个晶胞共有。 微粒数为：8×1/8 + 6×1/2 = 4 (3)六方棱柱：
在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2 个棱柱共有，在体内的微粒全属于该棱柱。 微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
(1)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是钢 性小球外，还应假定 各面对角线上。的三个球两两相切
金属键金属晶体课件-2024鲜版
晶体结构测定
相变研究
利用X射线衍射技术，可以研究金属 晶体在不同温度、压力条件下的相变 行为，深入了解金属键与晶体结构之 间的关系。
通过X射线衍射实验，可以测定金属 晶体的晶格常数、原子间距等结构参 数，进而揭示金属键的本质。
2024/3/28
23
电子显微镜在微观形貌观察中作用
1 2
高分辨率成像 电子显微镜利用电子束代替光束进行成像，具有 更高的分辨率，能够观察到金属晶体的微观形貌 和缺陷结构。
2024/3/28
关系总结
金属键是决定金属晶体结构和性质的关键因素。金属键的强度、 稳定性和特性直接影响金属晶体的结构稳定性、物理性质、化 学性质和力学性能。
意义
深入了解金属键与金属晶体的关系有助于理解金属的宏观性质 和行为，为材料科学、冶金工程等领域提供理论支持和实践指 导。此外，这种关系的研究还有助于开发新的金属材料和优化 现有材料的性能。
2024/3/28
20
新型金属功能材料发展趋势
2024/3/28
超导材料 超导材料是指在低温下电阻为零的材料，具有极高的导电 性能。超导材料在电力输送、磁悬浮列车等领域有潜在应 用前景。
形状记忆合金 形状记忆合金是一种具有形状记忆效应的金属材料，能够 在加热后恢复其原始形状。形状记忆合金在医疗器械、航 空航天等领域有广泛应用。
金属键金属晶体课件
2024/3/28
1
contents
目录
2024/3/28
• 金属键基本概念与特性 • 金属晶体结构与性质 • 金属键与金属晶体关系探讨 • 常见金属晶体材料介绍与应用 • 实验方法与技术手段在金属键、金属晶
体研究中应用 • 总结回顾与拓展延伸
2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
选修3
物质结构与性质
3、金属晶体结构与金属导热性的关系
金属为什么会导热?
自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，引起 两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个 区域里的自由电子能量增加，运动速度加快， 通过碰撞，把能量传给金属离子。 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。
选修3
物质结构与性质
练习部分 1、如某晶体是右图六棱柱状晶胞，
则晶胞中的原子数是___________
选修3
物质结构与性质
2、已知X、Y、 Z三种元素组成的化合物是离子晶体，
其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是 ( ) A．ZXY3
B．ZX2Y6
C．ZX4Y8 D．ZX8Y12
选修3
如： 金属键的比较：
Li> Na >K >Rb> Cs
Na < Mg< Al
熔点最低的金属：汞（常温时成液态）
熔点很高的金属：钨（3410℃）
选修3
资 料
物质结构与性质
金属之最
熔点最低的金属是-------- 汞 熔点最高的金属是-------- 钨 密度最小的金属是-------- 锂 密度最大的金属是-------- 锇 硬度最小的金属是-------- 铯 硬度最大的金属是-------- 铬 延性最好的金属是-------- 铂 展性最好的金属是-------- 金 最活泼的金属是----------铯
①金属的原子化热：指1mol金属固体完全气化成相互
பைடு நூலகம்
远离的气态原子时吸收的能量。原子化热可通过实验测量。 金属原子化热越大，所以其金属键越强。（但金属性越弱） ﹤ ②影响金属键的强弱的主要因素：金属元素的原子半
径、单位体积内自由电子的数目。P33 表3-1
选修3
物质结构与性质
一般而言，金属元素的原子半径越小、单位体积内自 由电子的数目越多(电荷密度越大），金属键越强，金属晶 体的硬度越大，熔沸点越高。但金属性越弱
例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜67%、锌 33%）；青铜是铜和锡的合金（含铜78%、锡 22%）；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。故 合金可以认为是具有金属特性的多种元素的混 合物。
选修3
物质结构与性质
(2) 合金的特性
① 合金的熔点比其成分中单个金属的熔点 低 ②具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工 性能。 ③耐腐蚀性增强
金属键
选修3
物质结构与性质
关于晶体常识的思考
什么是晶体？什么是非晶体？ 晶体有什么特点和性质？
晶体和非晶体的本质区别是什么？
选修3
物质结构与性质 一、晶体的常识
1．固体可分为晶体和非晶体两类
晶体：具有 规则的几何外形 的固体，
规则的几何外形
非晶体：不具有
体。
的固
选修3
物质结构与性质
了解晶体与非晶体的本质差异
最稳定的金属是----------金
选修3
物质结构与性质
练习：1、金属晶体的形成是因为晶体中存在（ ）
A.金属离子间的相互作用 B．金属原子间的相互作用 C.金属离子与自由电子间的相互作用 D.金属原子与自由电子间的相互作用 2、金属能导电的原因是（ ） A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱 B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动
自范性 微观结构 原子在三维空间里呈周期
晶体
有（能自发呈现多面体外形）
没有（不能自发呈现多面体外
性有序排列
原子排列相对无序
非晶体
形）
说明：
晶体自范性的本质：是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的 宏观表象。 晶体自范性的条件之一：生长速率适当。
选修3
物质结构与性质
选修3
物质结构与性质
2、晶体的分类
选修3
物质结构与性质
一、金属键——电子气理论
（1）定义：金属阳离子与自由电子间的强烈的相互作用。 （2）成键的微粒：金属阳离子和自由电子 （3）特点：无方向性和饱和性，是除了离子键和共价键的 另一种化学键。
选修3
物质结构与性质
用金属键理论解释金属的一些物理性质 1、金属晶体结构与金属导电性的关系
C．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移
动 D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子
选修 3 物质结构与性质 3. 金属的下列性质与金属键无关的是 (
)
A. 金属不透明并具有金属光泽
B. 金属易导电、传热
C. 金属具有较强的还原性
D. 金属具有延展性 4.能正确描述金属通性的是 ( )
选修3
物质结构与性质
六方密堆积
配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 )
选修3
物质结构与性质
第三层的另一种排列 1 6 5 4
方式，是将球对准第一层
2
3
的
2，4，6
位，不同
于 AB 两层的位置，这是 C 层。
1 6 5
2 3 4
1 6
5
2
3
4
选修3
物质结构与性质
A C B A C
（3）.面心立方堆积
晶体
离子型晶体 原子型晶体 分子型晶体 金属型晶体 混合型晶体
3、晶体形成的途径： （1）熔融态物质凝固 （2）气态物质冷却不经液态直接凝华 （3）溶质从溶液中析出。
选修3
物质结构与性质
经不同途径得到的晶体
选修3
物质结构与性质 4、晶体的特性 有规则的几何外形 有固定的熔沸点 各向异性（强度、导热性、光学性质等）
选修3
物质结构与性质
三、金属晶体的堆积方式 1、晶胞：晶体中重复出现的最基本的结构单元。研究
晶体的结构只需研究其晶胞的结构。
2、金属晶体的原子堆积方式
平面内（二维空间）
（a）非密置层
（b）密置层
选修3
物质结构与性质
3、在三维空间，将密置层和非密置层按一定的方式堆
积，就得到了金属晶体的4种基本空间堆积方式。
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。
当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、
排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑
色。
选修3
物质结构与性质 金属键的强弱与金属熔点、硬度的关系
(2)金属键的强弱:可以用金属的原子化热来衡量。
1 6 5 4 2 3 6 5 4
1
2
3
A
，
B
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。
选修 3六方堆积 物质结构与性质 （3 ） 第一种： 将第三层球对准第一层的球 A
1 6 2 3
B
A B
5
4
于是每两层形成一个 周期，即 AB AB 堆积方 式，形成六方堆积。
A
上图是此种六方 堆积的前视图
晶胞
简单立方
体心立方 (钾型） 六方堆积 （镁型） 面心立方 （铜型）
Po
Na、K、Fe
52%
68%
6
8
Mg、Zn、Ti
74%
12
12
Cu、Ag、Au 74%
选修3
物质结构与性质
5.所有晶体的一个晶胞中微粒数目的计算 计算晶胞中微粒数目的常用方法是均摊法。均摊法
是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。如某个粒子为 n 个 1 晶胞所共有，则该粒子有 属于这个晶胞。 n (1)立方体晶胞中不同位置的粒子数的计算。 ①处于顶点的粒子，同时为 8 个晶胞所共有，每个 1 粒子有 属于该晶胞； 8
（1）简单立方堆积（Po）
选修3
物质结构与性质
（2）体心立方堆积
这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属 原子形成的凹穴中,得到的是体心立方堆积。
选修3
思考：密置层的堆积方式有哪些？
物质结构与性质
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 )
选修3
物质结构与性质
选修3
物质结构与性质
4、金属晶体结构与金属延展性的关系
金属为什么具有较好的延展性？
金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作 用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后， 仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下， 发生形变也不易断裂。
选修3
物质结构与性质 5、金属晶体结构具有金属光泽和颜色
由于自由电子可吸收所有频率的光，然后很快
选修3
物质结构与性质
②处于棱上的粒子，同时为 4 个晶胞所共有，每个粒子 1 有 属于该晶胞； 4
③处于面上的粒子，同时为 2 个晶胞所共有，每个粒子 1 有 属于该晶胞； 2 ④处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。
选修3
物质结构与性质
(2)非立方体晶胞中粒子视具体情况而定， 如石墨晶胞每 一层内碳原子排成六边形，其顶点(1 个碳原子)被 3 个六边 1 形所共有，每个六边形占有 1 个碳原子的 。 3
物质结构与性质
3、金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方 体，即在立方体的8个顶点各有—个金原子，各个面的 中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有 (如图)。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数， M表示金的摩尔质量。 (1)金晶体每个晶胞中含有 个金原子。 (2)一个晶胞的体积是多少? (3)金晶体的密度是多少?（列式即可）
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。
选修3
物质结构与性质
3、金属晶体结构与金属导热性的关系
金属为什么会导热?
自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，引起 两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个 区域里的自由电子能量增加，运动速度加快， 通过碰撞，把能量传给金属离子。 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。
选修3
物质结构与性质
练习部分 1、如某晶体是右图六棱柱状晶胞，
则晶胞中的原子数是___________
选修3
物质结构与性质
2、已知X、Y、 Z三种元素组成的化合物是离子晶体，
其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是 ( ) A．ZXY3
B．ZX2Y6
C．ZX4Y8 D．ZX8Y12
选修3
如： 金属键的比较：
Li> Na >K >Rb> Cs
Na < Mg< Al
熔点最低的金属：汞（常温时成液态）
熔点很高的金属：钨（3410℃）
选修3
资 料
物质结构与性质
金属之最
熔点最低的金属是-------- 汞 熔点最高的金属是-------- 钨 密度最小的金属是-------- 锂 密度最大的金属是-------- 锇 硬度最小的金属是-------- 铯 硬度最大的金属是-------- 铬 延性最好的金属是-------- 铂 展性最好的金属是-------- 金 最活泼的金属是----------铯
①金属的原子化热：指1mol金属固体完全气化成相互
பைடு நூலகம்
远离的气态原子时吸收的能量。原子化热可通过实验测量。 金属原子化热越大，所以其金属键越强。（但金属性越弱） ﹤ ②影响金属键的强弱的主要因素：金属元素的原子半
径、单位体积内自由电子的数目。P33 表3-1
选修3
物质结构与性质
一般而言，金属元素的原子半径越小、单位体积内自 由电子的数目越多(电荷密度越大），金属键越强，金属晶 体的硬度越大，熔沸点越高。但金属性越弱
例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜67%、锌 33%）；青铜是铜和锡的合金（含铜78%、锡 22%）；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。故 合金可以认为是具有金属特性的多种元素的混 合物。
选修3
物质结构与性质
(2) 合金的特性
① 合金的熔点比其成分中单个金属的熔点 低 ②具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工 性能。 ③耐腐蚀性增强
金属键
选修3
物质结构与性质
关于晶体常识的思考
什么是晶体？什么是非晶体？ 晶体有什么特点和性质？
晶体和非晶体的本质区别是什么？
选修3
物质结构与性质 一、晶体的常识
1．固体可分为晶体和非晶体两类
晶体：具有 规则的几何外形 的固体，
规则的几何外形
非晶体：不具有
体。
的固
选修3
物质结构与性质
了解晶体与非晶体的本质差异
最稳定的金属是----------金
选修3
物质结构与性质
练习：1、金属晶体的形成是因为晶体中存在（ ）
A.金属离子间的相互作用 B．金属原子间的相互作用 C.金属离子与自由电子间的相互作用 D.金属原子与自由电子间的相互作用 2、金属能导电的原因是（ ） A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱 B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动
自范性 微观结构 原子在三维空间里呈周期
晶体
有（能自发呈现多面体外形）
没有（不能自发呈现多面体外
性有序排列
原子排列相对无序
非晶体
形）
说明：
晶体自范性的本质：是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的 宏观表象。 晶体自范性的条件之一：生长速率适当。
选修3
物质结构与性质
选修3
物质结构与性质
2、晶体的分类
选修3
物质结构与性质
一、金属键——电子气理论
（1）定义：金属阳离子与自由电子间的强烈的相互作用。 （2）成键的微粒：金属阳离子和自由电子 （3）特点：无方向性和饱和性，是除了离子键和共价键的 另一种化学键。
选修3
物质结构与性质
用金属键理论解释金属的一些物理性质 1、金属晶体结构与金属导电性的关系
C．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移
动 D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子
选修 3 物质结构与性质 3. 金属的下列性质与金属键无关的是 (
)
A. 金属不透明并具有金属光泽
B. 金属易导电、传热
C. 金属具有较强的还原性
D. 金属具有延展性 4.能正确描述金属通性的是 ( )
选修3
物质结构与性质
六方密堆积
配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 )
选修3
物质结构与性质
第三层的另一种排列 1 6 5 4
方式，是将球对准第一层
2
3
的
2，4，6
位，不同
于 AB 两层的位置，这是 C 层。
1 6 5
2 3 4
1 6
5
2
3
4
选修3
物质结构与性质
A C B A C
（3）.面心立方堆积
晶体
离子型晶体 原子型晶体 分子型晶体 金属型晶体 混合型晶体
3、晶体形成的途径： （1）熔融态物质凝固 （2）气态物质冷却不经液态直接凝华 （3）溶质从溶液中析出。
选修3
物质结构与性质
经不同途径得到的晶体
选修3
物质结构与性质 4、晶体的特性 有规则的几何外形 有固定的熔沸点 各向异性（强度、导热性、光学性质等）
选修3
物质结构与性质
三、金属晶体的堆积方式 1、晶胞：晶体中重复出现的最基本的结构单元。研究
晶体的结构只需研究其晶胞的结构。
2、金属晶体的原子堆积方式
平面内（二维空间）
（a）非密置层
（b）密置层
选修3
物质结构与性质
3、在三维空间，将密置层和非密置层按一定的方式堆
积，就得到了金属晶体的4种基本空间堆积方式。
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。
当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、
排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑
色。
选修3
物质结构与性质 金属键的强弱与金属熔点、硬度的关系
(2)金属键的强弱:可以用金属的原子化热来衡量。
1 6 5 4 2 3 6 5 4
1
2
3
A
，
B
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。
选修 3六方堆积 物质结构与性质 （3 ） 第一种： 将第三层球对准第一层的球 A
1 6 2 3
B
A B
5
4
于是每两层形成一个 周期，即 AB AB 堆积方 式，形成六方堆积。
A
上图是此种六方 堆积的前视图
晶胞
简单立方
体心立方 (钾型） 六方堆积 （镁型） 面心立方 （铜型）
Po
Na、K、Fe
52%
68%
6
8
Mg、Zn、Ti
74%
12
12
Cu、Ag、Au 74%
选修3
物质结构与性质
5.所有晶体的一个晶胞中微粒数目的计算 计算晶胞中微粒数目的常用方法是均摊法。均摊法
是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。如某个粒子为 n 个 1 晶胞所共有，则该粒子有 属于这个晶胞。 n (1)立方体晶胞中不同位置的粒子数的计算。 ①处于顶点的粒子，同时为 8 个晶胞所共有，每个 1 粒子有 属于该晶胞； 8
（1）简单立方堆积（Po）
选修3
物质结构与性质
（2）体心立方堆积
这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属 原子形成的凹穴中,得到的是体心立方堆积。
选修3
思考：密置层的堆积方式有哪些？
物质结构与性质
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 )
选修3
物质结构与性质
选修3
物质结构与性质
4、金属晶体结构与金属延展性的关系
金属为什么具有较好的延展性？
金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作 用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后， 仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下， 发生形变也不易断裂。
选修3
物质结构与性质 5、金属晶体结构具有金属光泽和颜色
由于自由电子可吸收所有频率的光，然后很快
选修3
物质结构与性质
②处于棱上的粒子，同时为 4 个晶胞所共有，每个粒子 1 有 属于该晶胞； 4
③处于面上的粒子，同时为 2 个晶胞所共有，每个粒子 1 有 属于该晶胞； 2 ④处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。
选修3
物质结构与性质
(2)非立方体晶胞中粒子视具体情况而定， 如石墨晶胞每 一层内碳原子排成六边形，其顶点(1 个碳原子)被 3 个六边 1 形所共有，每个六边形占有 1 个碳原子的 。 3
物质结构与性质
3、金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方 体，即在立方体的8个顶点各有—个金原子，各个面的 中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有 (如图)。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数， M表示金的摩尔质量。 (1)金晶体每个晶胞中含有 个金原子。 (2)一个晶胞的体积是多少? (3)金晶体的密度是多少?（列式即可）