1、會(huì)計(jì)學(xué)1金屬樣品金屬樣品第1頁/共35頁一、金屬晶體一、金屬晶體金屬陽離子和自由電子間通過金屬陽離子和自由電子間通過金屬鍵結(jié)合形成的晶體。金屬鍵結(jié)合形成的晶體。金屬陽離子、自由電子金屬陽離子、自由電子1 1、概念：、概念：2 2、組成微粒：、組成微粒：3 3、粒子間作用力：、粒子間作用力： 金屬鍵金屬鍵電子氣理論電子氣理論第2頁/共35頁4 4、物理特性：、物理特性：(1) (1) 熔點(diǎn)有的較高，有的較低。沸點(diǎn)較高熔點(diǎn)有的較高，有的較低。沸點(diǎn)較高(3)(3)具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性(2) (2) 硬度有的高，有的較低硬度有的高，有的較低(4)(4)具有良好的延展性具有良

2、好的延展性(5)(5)具有金屬光澤具有金屬光澤第3頁/共35頁5 5、所屬物質(zhì)：、所屬物質(zhì)：金屬單質(zhì)、合金金屬單質(zhì)、合金6 6、金屬鍵：、金屬鍵：電子氣理論電子氣理論金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈的相互作用叫做金屬鍵（電子氣理論）作用叫做金屬鍵（電子氣理論）金屬原子價(jià)電子越多，原子半徑越小，金屬原子價(jià)電子越多，原子半徑越小，金屬離子與自由電子的作用力就越強(qiáng)，金屬離子與自由電子的作用力就越強(qiáng)，晶體的熔沸點(diǎn)就越高，反之越低。晶體的熔沸點(diǎn)就越高，反之越低。第4頁/共35頁用電子氣理論解釋金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱用電子氣理論解釋金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性性、延展性電子氣理論

3、：電子氣理論：由于金屬原子的最外由于金屬原子的最外層電子數(shù)較少層電子數(shù)較少, ,容易失去電子成為容易失去電子成為金屬離子金屬離子, ,金屬原子釋放出的價(jià)電金屬原子釋放出的價(jià)電子不專門屬于某個(gè)特定的金屬離子子不專門屬于某個(gè)特定的金屬離子, ,而為許多金屬離子所共有而為許多金屬離子所共有, ,并在整并在整個(gè)金屬中自由運(yùn)動(dòng)個(gè)金屬中自由運(yùn)動(dòng), ,這些電子又稱這些電子又稱為自由電子為自由電子. .自由電子幾乎均勻分自由電子幾乎均勻分布在整個(gè)晶體中，像遍布整塊金屬布在整個(gè)晶體中，像遍布整塊金屬的的“電子氣電子氣”，從而把所有金屬原，從而把所有金屬原子維系在一起。子維系在一起。第5頁/共35頁 在金屬晶體中

4、，充滿著帶負(fù)電的在金屬晶體中，充滿著帶負(fù)電的“電子氣電子氣”（自由電子），這些電子氣的運(yùn)動(dòng)是沒有（自由電子），這些電子氣的運(yùn)動(dòng)是沒有一定方向的，但在外加電場的條件下，自由一定方向的，但在外加電場的條件下，自由電子定向運(yùn)動(dòng)形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電電子定向運(yùn)動(dòng)形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。不同的金屬導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最強(qiáng)的。不同的金屬導(dǎo)電能力不同，導(dǎo)電性最強(qiáng)的三中金屬是：三中金屬是：AgAg、CuCu、AlAl金屬導(dǎo)電性的解釋金屬導(dǎo)電性的解釋第6頁/共35頁 “電子氣電子氣”（自由電子）在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金（自由電子）在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬離子碰撞，引起兩者能量的交換。當(dāng)金屬屬離子碰撞，引起兩者能量的交

5、換。當(dāng)金屬某部分受熱時(shí)，那個(gè)區(qū)域里的某部分受熱時(shí)，那個(gè)區(qū)域里的“電子氣電子氣”（自由電子）能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，通過自由電子）能量增加，運(yùn)動(dòng)速度加快，通過碰撞，把能量傳給金屬離子。碰撞，把能量傳給金屬離子?！半娮託怆娮託狻保ㄗ杂呻娮樱┰跓岬淖饔孟屡c金屬原子頻繁碰自由電子）在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞從而把能量從溫度高的部分傳到溫度低的撞從而把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。第7頁/共35頁 當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但不會(huì)改變?cè)瓉淼呐帕蟹骄蜁?huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)

6、，但不會(huì)改變?cè)瓉淼呐帕蟹绞?，彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似式，彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，所以在各原子軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，所以在各原子層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)以后，仍可保持這種相互層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不作用，因而即使在外力作用下，發(fā)生形變也不易斷裂。因此，金屬都有良好的延展性。易斷裂。因此，金屬都有良好的延展性。金屬延展性的解釋金屬延展性的解釋自由電子自由電子+金屬離金屬離子子金屬原子金屬原子錯(cuò)位錯(cuò)位+ + + + + + +第8頁/共35頁資資料料金屬之最金屬之最熔點(diǎn)最低的金屬是熔點(diǎn)最低的金

7、屬是-汞汞熔點(diǎn)最高的金屬是熔點(diǎn)最高的金屬是-鎢鎢密度最小的金屬是密度最小的金屬是-鋰鋰密度最大的金屬是密度最大的金屬是-鋨鋨硬度最小的金屬是硬度最小的金屬是-銫銫硬度最大的金屬是硬度最大的金屬是-鉻鉻最活潑的金屬是最活潑的金屬是-銫銫最穩(wěn)定的金屬是最穩(wěn)定的金屬是-金金延性最好的金屬是延性最好的金屬是- 鉑鉑展性最好的金屬是展性最好的金屬是- 金金第9頁/共35頁7、金屬晶體的原子堆積模型、金屬晶體的原子堆積模型（1 1）、幾個(gè)概念）、幾個(gè)概念 緊密堆積緊密堆積：微粒之間的作用力使微粒間盡：微粒之間的作用力使微粒間盡可能的相互接近，使它們占有最小的空間可能的相互接近，使它們占有最小的空間 配位數(shù)

8、配位數(shù)：在晶體中與每個(gè)微粒緊密相鄰的：在晶體中與每個(gè)微粒緊密相鄰的微粒個(gè)數(shù)微粒個(gè)數(shù) 空間利用率空間利用率：晶體的空間被微粒占滿的體：晶體的空間被微粒占滿的體積百分?jǐn)?shù)，用它來表示緊密堆積的程度積百分?jǐn)?shù)，用它來表示緊密堆積的程度第10頁/共35頁（2）、金屬晶體的原子在二維平面堆積模型）、金屬晶體的原子在二維平面堆積模型（a a）非密置層）非密置層 （b b）密置層）密置層第11頁/共35頁（3）、金屬晶體的原子在三維空間堆積模型）、金屬晶體的原子在三維空間堆積模型第12頁/共35頁第13頁/共35頁體心立方堆積體心立方堆積鉀型（堿金屬）鉀型（堿金屬）第14頁/共35頁體心立方堆積體心立方堆積配位

9、數(shù)：配位數(shù)：8 8第15頁/共35頁第16頁/共35頁第17頁/共35頁鎂型鎂型銅型銅型鎂型和銅型鎂型和銅型第18頁/共35頁123456 第二層第二層 對(duì)第一層來講最緊密的堆對(duì)第一層來講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)積方式是將球?qū)?zhǔn)1 1，3 3，5 5 位。位。 ( ( 或或?qū)?zhǔn)對(duì)準(zhǔn) 2 2，4 4，6 6 位，其情形是一樣的位，其情形是一樣的 ) )123456AB， 關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來說，第關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。三層可以有兩種最緊密的堆積方式。第19頁/共35頁 第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球。123456 于是每

10、兩層形成于是每兩層形成一個(gè)周期，即一個(gè)周期，即 AB AB AB AB 堆積方式，形成六方堆積方式，形成六方緊密堆積緊密堆積。 配位數(shù)配位數(shù) 12 12 。 ( ( 同層同層 6 6，上下層各上下層各 3 3 ) ) ，空間利用率為空間利用率為74%74%第20頁/共35頁 下圖是此種六方下圖是此種六方緊密堆積的前視圖緊密堆積的前視圖ABABA123456第21頁/共35頁3 3、鎂型、鎂型第22頁/共35頁 第三層的第三層的另一另一種種排列方式，排列方式，是將是將球?qū)?zhǔn)第一層的球?qū)?zhǔn)第一層的 2 2，4 4，6 6 位位，不同不同于于 AB AB 兩層的位置兩層的位置，這是這是 C C 層。

11、層。1 12 23 34 45 56 6123456123456第23頁/共35頁123456此種立方緊密堆積的前視此種立方緊密堆積的前視圖圖ABCAABC 第四層再排第四層再排 A A，于是形成于是形成 ABC ABC ABC ABC 三層一個(gè)周期。三層一個(gè)周期。 得得到面心立方堆積到面心立方堆積。 配位數(shù)配位數(shù) 12 12 。( ( 同層同層 6 6， 上下層各上下層各 3 3 ) ) 第24頁/共35頁第25頁/共35頁第26頁/共35頁第27頁/共35頁第28頁/共35頁BCA第29頁/共35頁鎂型鎂型銅型銅型金屬晶體的兩種最密堆積方式金屬晶體的兩種最密堆積方式第30頁/共35頁P(yáng)o

12、(Po (釙釙) )第31頁/共35頁1 1下列有關(guān)金屬元素特征的敘述中正確的是下列有關(guān)金屬元素特征的敘述中正確的是A A金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性化性B B金屬元素在化合物中一定顯正價(jià)金屬元素在化合物中一定顯正價(jià)C C金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)均不同金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)均不同D D金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)總是高于分子晶體金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)總是高于分子晶體能力訓(xùn)練能力訓(xùn)練第32頁/共35頁2 2、某些金屬晶體、某些金屬晶體(Cu(Cu、AgAg、Au)Au)的原子按面的原子按面心立方的形式緊密堆積，即在晶體結(jié)構(gòu)中可心立方的形式緊密堆積，即在晶體結(jié)構(gòu)中可以劃出一塊正立方體的結(jié)構(gòu)單元，金屬原子以劃出一塊正立方體的結(jié)構(gòu)單元，金屬原子處于正立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和六個(gè)側(cè)面上，試處于正立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和六個(gè)側(cè)面上，試計(jì)算這類金屬晶體中原子的空間利用率。計(jì)算這類金屬晶體中原子的空間利用率。 第33頁/共35頁 3 3