金屬鍵 金屬晶體 金屬特性 延展性，能導(dǎo)電 金屬光澤 能傳熱 1、非金屬原子之間通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合成單質(zhì)或化合物活潑 金屬與活潑非金屬通過(guò)離子鍵結(jié)合形成化合物，那么，金 屬單質(zhì)中金屬原子之間是采取怎樣的方式結(jié)合的呢？ 2、你能根據(jù)圖 3 1中金屬的用途和日常 生活經(jīng)驗(yàn)歸納出金屬的物理性質(zhì)嗎？你知 道由金屬原子堆積而成的金屬為什么具有 這些物理性質(zhì)嗎？ 一、金屬鍵和金屬特性 1、金屬鍵： （ 1）含義：金屬離子和自由電子之間強(qiáng)烈的相互作用。 這些電子在三維空間里可以自由 運(yùn)動(dòng)，且與金屬陽(yáng)離子吸引 膠合 在一 起，形成金屬晶體，這種結(jié)合力成為 金屬鍵。 金屬鍵的強(qiáng)弱受什么因素影響？ 金屬 Na Mg Al Cr 原子外圍電子排布 3s1 3s2 3s23p1 3d54s1 原子半徑 /pm 186 160 143.1 124.9 原子化熱 /kJmol 1 108.4 146.4 326.4 397.5 熔點(diǎn) / 97.5 650 660 1900 （ 2）金屬鍵的強(qiáng)弱 原子半 徑大小 單位體積 內(nèi)自由電 子的數(shù)目 原子 化熱 金屬鍵 金屬硬度、熔沸點(diǎn) 結(jié)論：一般而言，金屬元素的 原子半徑越小 、單位體積 內(nèi)自由電子的 數(shù)目越多 ，金屬鍵就 越強(qiáng) ，金屬晶體的硬 度 越大 ，熔沸點(diǎn) 就越高 ！ 提示：原子化熱是指 1mol金屬固體完全氣化成遠(yuǎn)離的氣 態(tài)原子時(shí)吸收的能量。 熔點(diǎn)最高的金屬為鎢 (3407 )，最低的為汞 ( 39 ) 2、金屬特性 金屬鍵理論解釋 (1)導(dǎo)電性 自由電子能較“自由”地在整個(gè)晶 體內(nèi)運(yùn)動(dòng)，但在 外加電場(chǎng)作用 下，自由 電子在金屬內(nèi)部作 定向 (移向正極 )移動(dòng) ， 使金屬具有良好的導(dǎo)電性。 (2)傳熱性 金屬受熱，加速自由電子與金屬原子之間的能量交換， 將熱能從一端傳遞到另一端，從而使金屬具有良好的傳熱 性。 (3)延展性 由于自由電子的膠合作用，當(dāng) 晶體受到外力作用時(shí)，原子間容易 進(jìn)行滑動(dòng)，所以金屬往往能夠捶打 成薄片，抽拉成細(xì)絲，表現(xiàn)出良好 的延展性。 (4)金屬光澤 * 自由電子能量差異很大，所以金屬能夠吸收幾乎所有 的可見(jiàn)光并在金屬表面把不同能量的光子重新釋放出來(lái)， 而使金屬不透明，具有多彩的金屬光澤。 二、金屬晶體 人類(lèi)對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí) 宏觀(guān)上：有規(guī)則的幾何外形 微觀(guān)上：晶體內(nèi)部微粒有序排列 討論：這些微粒是如何作有序排列的？你如何理 解？ 晶體的原子呈周期性排列 非晶體的原子不呈周期性排列 二、金屬晶體 將金屬原子視作等徑小球 金屬銅的晶體結(jié)構(gòu) 晶胞是人為劃定的 晶胞堆積成晶體 晶體與晶胞的關(guān)系可用蜂巢與峰室的關(guān)系比喻 然而，蜂巢是有形的，晶胞是無(wú)形的，是人為劃定的。 1、晶胞：能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的 基本重復(fù)單位 (或稱(chēng)為 最小重復(fù)單位 )，它是人為劃定的。 晶胞堆積成晶體 二、金屬晶體 將金屬原子視作等徑小球 特征：晶胞一般都是平行六 面體，且無(wú)隙并置，即晶胞與晶 胞之間 共棱 、 共面 、 共頂點(diǎn) ，具 有可平移性。 金屬晶體的結(jié)構(gòu)：等徑球的堆積。 如果將等徑小球在一平面上排列，有兩種排布方式，按 （ a）圖方式排列，園球周?chē)Ｓ嗫障蹲钚?，稱(chēng)為密置層； 按（ b）圖方式排列，剩余的空隙較大，稱(chēng)為非密置層。 由密置層按一定方式堆積起來(lái)的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為密堆積結(jié)構(gòu)。 2、常見(jiàn)堆積方式 非密置層 簡(jiǎn)單立方 體心立方 屬于體心立方晶格結(jié)構(gòu)的金屬晶體有： Na、 K、 Cr、 Mo、 W等。 體心立方堆積中，任何一個(gè)原子都可以作為體心； 體心的原子在另外一種情況下可能作為頂點(diǎn)。 密置層 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 A B ， 第二層 對(duì)第一層來(lái)講最緊密的 堆積方式是將球?qū)?zhǔn) 1,3,5 位。 ( 或 對(duì)準(zhǔn) 2,4,6 位，其情形是一樣的 ) 關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來(lái)說(shuō)，第三層可以有兩 種最緊密的堆積方式。 下圖是此種六方 最密堆積的前視圖 A B A B A 第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球。 1 2 3 4 5 6 于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期， 即 AB AB 堆積方式，形成六 方 最 密堆積 屬于六方緊密堆積晶格的金屬晶體有： Mg、 Zn、 Ti 等。 第三層的 另一種 排列 方式， 是將球?qū)?zhǔn)第一層 的 2， 4， 6 位 ， 不同于 AB 兩層的位置 ， 這是 C 層。 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 此種立方最密堆積的前視圖 A B C A A B C 第四層再排 A， 于是形成 ABC ABC 三層一個(gè)周期。 得 到 立方最密 堆積 B C A ABC ABC 形式的堆積， 為什么是面心立方堆積？ 我們來(lái)加以說(shuō)明。 屬于面心立方晶格的金屬晶體有： Ag、 Au、 Cu 、 Pb等。 圖中不同顏色的小球都代表同一種金屬原子 3、晶胞中原子個(gè)數(shù)計(jì)算方法 1/8 1 立方晶胞中實(shí)有化學(xué)單元 (原子、離子或分子 )數(shù)的確定 晶 格 點(diǎn) 類(lèi) 型 角頂 邊 面心 體心 對(duì)一個(gè)單元晶 胞的貢獻(xiàn) 1/8 1/4 1/2 1 六方晶胞中，角頂?shù)呢暙I(xiàn)為 1/6 按照晶胞中所含原子個(gè)數(shù)的計(jì)算方法，試 計(jì)算出面心立方堆積晶胞中所含原子個(gè)數(shù)。 面心立方堆積的晶胞 中所含原子個(gè)數(shù)為 4 Na Zn 金剛石 練習(xí)：試計(jì)算下列晶胞中所含原子個(gè)數(shù)。 4、合金 一種金屬和另一種或幾種金屬 (或非金屬 )的融合體 討論：閱讀 P37 合金的性質(zhì)與結(jié) 構(gòu) ，總結(jié)出合金相比于純金屬的 優(yōu)點(diǎn)。 4、晶體密度 = Z M V N AZ 代表晶胞中原子或分子數(shù) NA 代表阿佛加德羅常數(shù) M 代表化學(xué)式量 V 代表晶胞體積 例題：晶體是質(zhì)點(diǎn)（分子、離子、或原子）在空間有規(guī)則地 排列的，具有整齊外形，以多面體出現(xiàn)的固體物質(zhì)。在空間里 無(wú)限地周期性的重復(fù)能成為晶體的具有代表性的最小單元，稱(chēng) 為晶胞。一種 Al Fe合金的立體晶胞如圖所示。 （ 1）確定該合金的化學(xué)式 _。 （ 2）若晶胞的邊長(zhǎng) a nm，計(jì)算此合金的密度 （不必化簡(jiǎn)） g/cm3。 Fe2Al 37 )10( 274568 aN A 3 2110556 aN A 或