(1.22)--第七章 晶体结构--4,5节无机化学无机化学.pdf

第七章晶体结构

7-1分子晶体和分子间作用力

7-2离子晶体和离子键

7-3离子极化

7-4金属晶体和金属键（自学）

7-5原子晶体和混合晶体（自学）

7-4金属晶体和金属键

金属晶体：金属离子或原子之间以金属键结合成的晶

体称为金属晶体。

在金属晶体中，金属离子或原子以紧密堆积形式

存在。紧密堆积结构使得金属的原子轨道具有最大程

度的重叠，形成金属键，故紧密堆积是稳定的结构。

金属和许多合金显示出离子化合物和共价化合物所不

具备的某些特征，如具有金属关泽、优良的导电性等。

金属的特性是由金属内部结合力的特殊性决定的。

一、金属键的改性共价键理论

金属原子的半径比较大，核对价层电子的吸引力比

较弱，这些价电子很容易从金属原子上脱离，脱离下

来的这些电子能在整个金属晶体中自由流动，被称为

自由电子或离域电子。

1.金属键的实质

在金属晶体中，自由电子汇集形成“电子的海洋”，

失去电子的金属离子浸在自由电子的海洋中。金属离

子通过吸引自由电子联系在一起，形成金属晶体。

2.金属键的特点

无方向性和饱和性，也无固定的键能。

3.金属晶体的物理性质

(1)金属光泽：

金属晶体对辐射能有良好的反射性能，金属中自

由电子可以吸收波长范围极广的光，并重新反射出来，

所以金属晶体不透明，且有金属光泽。

(2)具有导电性和良好导热性：

在外加电场的作用下，自由电子可以定向移动，

形成电流，所以可以导电。受热时通过自由电子的

碰撞及其金属离子之间的碰撞，传递能量。

（3）具有良好的延展性：

金属晶格紧堆结构，允许原子在外力作用下，

使一层原子在相邻一层上滑动，而不破坏金属键。

(4)熔点高、沸点高、密度大：

由于自由电子使金属晶格中的原子采用紧密堆积

的结构，因此具有熔沸点高、密度大的特性。

一般说金属单电子多时，金属键强，熔点高，硬

度大。如W和Re，m.p.达3500K；K和Na单

电子少，金属键弱,熔点低,硬度小。

二、金属键的能带理论

金属键的量子力学模型称为能带理论，它是在分

子轨道理论的基础上发展起来的现代金属键理论。

1.电子是离域的所有电子属于金属晶体。

2.组成金属能带(EnergyBand)

在金属晶体锂中如果有n个Li原子，各自的1s原子

轨道将组成n个σ分子轨道，因其能量差别

小，能级连成一片而

……..

成为一个能带。

3.满带导带和空带

2p能带中无电子，称为空带。

3n个2p

2s轨道电子半充满，组成的能

带电子也半满，称为导带。

n个2s

从满带顶到导带底(或空带底)的

能量间隔很大，电子跃迁困难。禁带

这个能量间隔称为禁带。

1s轨道充满电子，故组成的能n个1s

带充满电子，称为满带。

图金属Li的能带

210

Li，1s2s2p

3n个2p

n个

2s