第一单元金属键 金属晶体

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1、第一单元金属键金属晶体一.已学过的金属知识1.金属的分类(1)黑色金属和有色金属(2)重金属和轻金属4.5g/cm3(3)稀有金属和常见金属根据金属的颜色和性质等特征，将金属分为黑色金属和有色金属。黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金。黑色金属以外的金属称为有色金属稀有金属，通常指在自然界中含量较少或分布稀散的金属，它们难于从原料中提取，在工业上制备和应用较晚。但在现代工业中有广泛的用途。中国稀有金属资源丰富，如钨、钛、稀土、钒、锆、钽、铌、锂、铍等已探明的储量，都居于世界前列，中国正在逐步建立稀有金属工业体系。2.金属元素在周期表中的位置及

2、原子结构特征二.金属键描述金属键的最简单的理论是“电子气”理论.该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”.这些电子不是专属于某几个特定的金属离子,而是均匀分布于整个晶体中,被所有原子共用,从而把所有的金属原子维系在一起.金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”中.1.定义：金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。2.形成成键微粒:金属阳离子和自由电子存在:金属单质和合金中3.方向性:无方向性4.金属的共性:具有金属光泽,能导电,导热,具有良好的延展性,金属的这些共性是有金属晶体中的化学键和金属原子的堆砌方式

3、所导致的（1）导电性（2）导热性（3）延展性通常情况下金属内部电子的运动是不固定的，但在外加电场的作用下会定向移动形成电流导电物质电解质溶液或熔融液金属晶体状态导电粒子升温时导电能力导电本质相对滑动5.金属的特性注：金属的熔点硬度和金属键的强弱有关，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。金属NaMgAlCr原子外围电子排步3s13s23s23p13d54s1原子半径/pm186160143.1124.9原子化热/KJ*mol-1108.4146.4326.4397.5熔点

4、/℃97.56506601900部分金属的原子半径、原子化热和熔点6.影响金属键强弱的因素（1）金属元素的原子半径（2）单位体积内自由电子的数目如：同一周期金属原子半径越来越小，单位体积内自由电子数增加，故熔点越来越高，硬度越来越大；同一主族金属原子半径越来越大，单位体积内自由电子数减少，故熔点越来越低，硬度越来越小。三.金属晶体1.晶体(1)定义:通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。(2)其结构特征是内部的微粒在三维空间的排布具有特定的周期性,即隔一定距离重复出现。2.晶胞：能够反映晶体结构特征的基本重复单元3.原子的密堆积

5、方式密堆积的定义:密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能尽可能降低，而结构稳定。这样得到的是简单立方堆积,自然界只有钋(Po)采用这种排列.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，如金属K等。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、

6、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。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)六方最密堆积分解图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)BCAABCABC形式的堆积，为

7、什么是面心立方堆积？我们来加以说明。面心立方最密堆积分解图镁型，六方堆积铜型，面心立方堆积4.晶胞中金属原子数目的计算(平均值)顶点占1/8棱占1/4面心占1/2体心占1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)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。(3)一个晶胞的体积是多少?(4)金晶体的密度是多少?晶胞结构如

8、图所示，则顶点上原子被______个晶胞共有,侧棱上的原子被_______个晶胞所共有，顶面棱上的原子被_______个晶胞所共有思考:如果晶胞结构为六棱柱,结果如何?1264晶体硼的基本结构