轻金属重金属西安建筑科技大学PPT课件

当金属受外力作用时，金属晶体中各层粒子间易 发生相对滑动，但是，由于自由电子的不停运动， 各层之间仍然保持金属键的联系，虽然金属发生 变形，但不致断裂，故而表现出良好的延展性。
制作:张思敬等
11
2. 熔点、沸点、硬度
图8-1、图8-2及图8-3分别列出了一些单质的熔点、 沸点和硬度的数据。
图8-1单质的熔点/℃
ⅥΒ族元素原子的价电子数目（ns电子和(n-1)的d电子） 最多，都可参与成键，加之原子半径较小，所以这些金 属单质的熔点、沸点最高。ⅥΒ族以后，参与成键的价电 子数又逐渐减少，因而金属的熔点、沸点又逐渐降低。
制作:张思敬等
17
3. 导电性
图8-4列出了一些单质的电导率数据。金属都能导电，处 于p区金属分区对角线附近的金属如锗是半导体。银、金、 铜、铝、钠等有良好的导电性，其中银导电性最好，但 银、金是贵金属，价格昂贵，仅用于某些电子器件的接 插点。因此，常用铝代替铜制造电工材料。
制作:张思敬等
16
每一周期开始的碱金属，是同周期中原子半径最大， 价电子数最少，核电荷最少的，对外层电子的作用力 较小，金属键较弱，故熔点较低。
从ⅡА族的碱土金属向右进入d区副族金属，原子半径逐 渐减小，参与成键的价电子数增多（d区元素的次外层d 电子也可作为价电子），核电荷增大,对外层电子的作用 力逐渐增强，金属键也增强，熔点、沸点逐渐升高。
在迄今发现的109种元素中，金属有87种，非金属22 种。其实，金属和非金属之间并没有严格的界线。位于 元素周期表p区中的B-Si-As-Te-At这一对角线附近的一 些元素，其性质介于金属和非金属之间，称为准金属。
制作:张思敬等
5
8.1.1 金属分类
黑色金属和有色金属（非铁金属）。 黑色金属包括铁、锰、铬及其合金； 有色金属系指铁、锰、铬元素以外的所有金属。
通常说的耐高温金属是指熔点等于或高于铬的熔点 （1857℃）的金属。
制作:张思敬等
13
图8-2单质的沸点/℃ 注：摘自D.R.Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 71st ed,CRC Press.Inc.,1990～1991 * 系在减压下。 * * 升华 * * * 系在加压下。
制作:张思敬等
3
引言:
金属及合金具有许多可贵的加工性能和使用性 能，在国民经济和科学技术各领域得到了广泛的 应用。本章在化学反应的基本原理和物质结构的 基础上，具体讨论金属及合金的一些重要性质， 简略介绍有关工程上常用的金属及合金材料、新 型功能材料以及纳米材料。
制作:张思敬等
4
8.1 金属的分类与资源
制作:张思敬等
9
8.2 金属的性质
8.2.1 金属的物理性质
由于金属晶体具有紧密堆积结构和自由电子的存 在，因此金属具有许多共同的物理性质。
延展性 导电性 导热性 过渡金属水合离子的颜色。
制作:张思敬等
10
1.延展性
金属具有延性，可抽成丝；同时金属又具展 性，可压成薄片。也就是说金属具有良好的机械 加工性能。
制作:张思敬等
14
图8-3单质的硬度* 注：摘自浙江大学编<<普通化学>>（第四版）第287页，高等教育出版社，1995 * 以金刚石等于10的莫氏硬度表示。这是按照不同矿物的硬度来区分的，硬度大 的可以在硬度小的物体表面刻出线纹。这十个等级是:1.滑石，2.岩盐，3.方解石， 4.萤石，5.磷灰石，6.冰晶石，7.石英，8.黄玉，9.刚玉， 10.金刚石。
注：摘自D.R.Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 71st ed,CRC Press.Inc.,1990～1991 * ：系在加压下。
制作:张思敬等
12
从图8-1可以看出，金属单质的熔点差别很大。
ⅥΒ族附近金属单质的熔点较高，熔点最高的金属 是钨（3410℃）。自第ⅥΒ族向左右两边延伸，单 质的熔点趋于降低。汞的熔点最低:-38.842℃，铯 的熔点:28.40℃。
第8章 金属化学与材料
Chapter 8 Chemistry on Metals & Metallic Materials
1
本章教学要求
(1)了解金属的分类与资源。 (2) 掌握金属的物理性质和化学性质。
(38.1 金属的分类与资源 8.2 金属的性质 8.3 金属及合金材料
制作:张思敬等
15
金属单质的沸点变化大致与熔点的变化类似。钨也是沸 点最高的金属。 （见图8-2）
硬度较大的金属也位于ⅥΒ族附近。铬是硬度最大的金属 （其莫氏硬度为9.0），而位于ⅥΒ族两边的金属，单质的 硬度趋于减小。 （见图8-3）
以上诸变化规律实际上是由金属键的强弱决定的。
金属键的强弱与金属的原子半径、核对外层电子的作用力 以及原子中参与成键的价电子数的多少有关。
稀有金属 在自然界含量很少，分布分散，发现较晚，或提取困难，在 工业上应用较晚的金属，如锂、铷、铯、铍、镓、铟、铊、 锗、锆、铪、铌、钽、铼及稀土元素。
制作:张思敬等
7
8.1.2 金属资源
产量: Cu、Zn、Pb占有重要地位，Ni、Sn、Sb、Co、Cd、Bi 和Hg的产量也占有相当重要的地位。
丰度: 自然界中，金属元素一般以矿物形式存在。铁在地壳中 的含量仅占5.6%，次于氧（46%）、硅（28%）和铝 （8.2%），居第四位。
制作:张思敬等
8
矿物类型及分布:
铂族金属，除了部分砂铂矿外，大多伴生于硫化铜镍 矿中；稀土元素则主要以磷酸盐矿存在，如独居石。 我国的内蒙古包头地区储藏有丰富的稀土资源，是生产 稀土金属的重要基地。澳大利亚等国也有丰富的稀土矿 物资源。
金属储量:
钨、锑和稀土元素储量我国均属世界首位。锰、锡、 汞、铅、锌、铁、钛等金属的储量也居世界前列，为 我国国民经济建设提供了丰富的物质基础。
轻金属和重金属。 密度小于5g•cm-3的金属称为轻金属，如铝、镁、钾、钙、 锶、钡、钛等。 密度大于5g•cm-3的金属称为重金属，如铜、铅、锌、镍、 锑、锡、钴、铋、镉、汞等。
制作:张思敬等
6
低熔点金属和高熔点金属。 低熔点金属多集中在s区、p区和第ⅡB族；高熔点金属多 集中在d区。
贵金属 像银、金以及铂族元素（钌、铑、钯、锇、铱、铂），其化 学性质特别稳定，在地壳中含量很少，开采和提取都比较困 难，所以一般价格较贵。