金属键

金属键金属键的本质与特征典型金属结构泡林关系金属晶体的性能组成粒子：金属阳离子和自由电子金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的“电子云”－－自由电子，被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。金属键的结合力就来源于公有化电子和离子间的静电吸引力。金属键的本质与特征可以认为，金属键是由金属原子的价轨道重叠在一起，形成遍布于整个金属的离域轨道，所有的价电子分布在离域轨道上属于整个金属所有。由于价电子在离域轨道分布，能量降低很多，从而形成一种强烈的相互作用，这就是金属键的本质。金属键的本质金属晶体：通过金属键作用形成的单质晶体【讨论1】金属为什么易导电？在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。金属晶体的结构与金属性质的内在联系【讨论2】金属为什么易导热？金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？金属的延展性自由电子+金属离子金属原子位错+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++不同的金属在某些性质方面，如密度、硬度、熔点等又表现出很大差别。这与金属原子本身、晶体中原子的排列方式等因素有关。典型金属结构面心立方结构密排六方结构体心立方结构金属晶体的原子平面堆积模型（a）非密置层（b）密置层哪种排列方式圆球周围剩余空隙最小？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、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)六方密堆积具有密排六方结构的金属有：镁(c/a＝1.624)、锌(c/a＝1.856)、镉(c/a＝1.89)、α锆(c/a＝1.593)、铍(c/a＝1.585)、α钛(c/a＝1.587)、α钴(c/a=1.622)等。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)面心立方：密排面为{111}ABCABC……具有立方结构的金属有铜、银、金、铝、铅、铑等。体心立方具有体心立方结构的金属有：钒、铌、钽、钼、钡等。1．面心立方：最密排方向110即面对角线方向原子半径为a42原子直径a432．体心立方：最密排方向为体对角线方向即111原子半径为R=3．密排六方a.c/a=1.633（理想情况）底面上原子间距和上下层间距相等b.c/a≠1.633底面上原子间距和上下层间距不相等2aR21aR34213322122222acacR致密度：晶胞内原子球所占体积与晶胞体积之比值fcc致密度vnuK74.0624234433aaK致密度bcc致密度68.04334233aaK74.0233234623caaKhcp致密度四面体间隙和八面体间隙1．面心立方.八面体间隙：位置是立方体的正中心和每一个棱边中心，其数目=1+12×1/4=4棱边长设原子半径为rA，间隙中能容纳的最大圆球子半径rB，则rB/rA=0.414aaa222222b.面心立方四面体间隙：位于由一个顶角原子和三个面中心原子连接成的正四面体中心，数目为8，rB/rA=0.2252．密排六方：与面心立方结构相比，这两种结构的八面体和四面体的形状完全相似，但位置不同，八面体间隙rB/rA=0.414四面体间隙rB/rA=0.2253．体心立方八面体间隙：位于立方体每个面中心和每根棱中间，数目为6。间隙大小：100rB/rA=0.15体心立方四面体间隙位于两个体心原子和两个顶角原子所组成的四面体中心，数目为12。rB/rA=0.29同素异晶性（多型性）当外界条件（温度、压力）改变时，元素的晶体结构可以发生转变，这种性能称作同素异晶性，或称多型性，这种转变则称为同素异晶转变或多型性转变，转变的产物叫同素异晶体。泡林关系