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金属键 金属晶体 第一部分 金属键与金属特性 第1页/共61页 金属的分类 按密度分 冶金工业 按储量分 3 第2页/共61页 一、金属键与金属特性 金属键概念：金属阳离子与自由电子之间的强烈的 相互作用－金属键。 金属键的本质：静电作用 第3页/共61页 根据金属的用途和日常生活经验，金属有哪些的物理性质? 金属物理性质： 容易导电、导热，有延展性等。不同的金属有不同的熔沸点。硬度也不相同。 第4页/共61页 通常情况下金属晶体内部电子的运动是自由流动的，但在外加电场的作用下会定向移动形成电流,所以金属具有导电性。 （1）导电性 第5页/共61页 （2）导热性 由于金属晶体中自由电子运动时与金属离子碰撞并把能量从温度高的部分传导温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度 第6页/共61页 金属的延展性 第7页/共61页 4、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。 第8页/共61页 金属的特点 ①常温下，单质都是固体，汞(Hg)除外； ②大多数金属呈银白色，有金属光泽，但 金(Au)——色，铜(Cu)——色， 铋(Bi)—— 色，铅(Pb)—— 色。 黄 红 微红 蓝白 第9页/共61页 金属键的强弱可用金属的原子化热来衡量。 金属的原子化热是指： 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。 单位：kJ/mol 影响金属键的因素 有的金属软如蜡,有的金属硬如钢;有的金属熔点低,有的金属熔点高,为什么? 第10页/共61页 观察下表，思考金属的原子化热与什么因素有关，其可能会影响金属的什么性质？ 金属 Na Mg Al Cr 原子外围电子排布 3s1 3s2 3s23p1 3d54s1 原子半径/pm 186 160 143.1 124.9 原子化热/kJ·mol-1 108.4 146.4 326.4 397.5 熔点/℃ 97.5 650 660 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。 第11页/共61页 (2)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 一般而言： 金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电子数目越大，金属键越强，金属晶体的硬度越大，熔、沸点越高。 第12页/共61页 (3)金属键对物质性质影响 金属键越强，金属晶体的硬度越大，熔、沸点越高。 如： ①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； ②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。 ③金属晶体熔点差别很大 第13页/共61页 1.下列有关金属键的叙述错误的是 ( ) A. 金属键没有方向性 B. 金属键是金属阳离子和自由电子之间存在 的强烈的静电吸引作用 C. 金属键中的电子属于整块金属 D. 金属的性质和金属固体的形成都与金属键 有关 B 练 习 第14页/共61页 第二部分 金属晶体与堆积方式 具有规则几何外形的固体 第15页/共61页 晶胞：从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分。是能够反映晶体结构特征的基本重复单元。 NaCl晶胞 第16页/共61页 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。 第17页/共61页 二维平面堆积方式 I 型 II 型 行列对齐四球一空 非最紧密排列 行列相错三球一空最紧密排列 密置层 非密置层 等径圆球的密堆积 第18页/共61页 展示两种排列方式并理解每一种方式的配位数及空间利用率。 配位数：一个原子紧密接触的原子数 非密置层