金属键与金属特性

属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物 质叫做合金。
例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜67%、锌 33%）；青铜是铜和锡的合金（含铜78%、锡 22%）；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。故 合金可以认为是具有金属特性的多种元素的混 合物。
(2) 合金的特性
① 合金的熔点比其成分中金属 低 (低， 高，介于两种成分金属的熔点之间；) ②具有比各成分金属更好的硬度、强度和 机械加工性能。
练
习
1. 右图是钠晶体的晶胞结构， 则晶胞中的原子数是8×1/8 +1=2 .
钠晶体的晶胞
如某晶体是右图六棱柱状晶胞， 则晶胞中的原子数是12×1/6+2× . 1/2 + 3 = 6
练
习
2. 最近发现一种由某金属原子M和非金 属原子 N 构成的气态团簇分子，如图所 示．顶角和面心的原子是 M原子，棱的 中心和体心的原子是 N 原子，它的化学 式为( C ) A． M 4 N 4 C． M14 N13 D．条件不够，无法写出化学式 B．MN
金属阳离子和自由电子 金属单质和合金中
无方向性
2.
金属的物理性质
具有金属光泽,能导电,导热,具有良好的延展 性,金属的这些共性是有金属晶体中的化学 键和金属原子的堆砌方式所导致的 （1）导电性 （2）导热性 （3）延展性
（1）导电性
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 6 5
2 3 堆积金、银、铜、铝等属于面心立方堆积
第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。 这种堆积方式可划分出面心 立方晶胞。 A C B 1 6 2 3 A C B 配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 ) A 此种立方紧密堆积的前视图
5
4
2.晶胞
什么是晶胞？
晶体中能够反映晶体结构特征的基本重复
单位
说明：
晶体的结构是晶胞在空间连续重复延伸而形 成的。晶胞与晶体的关系如同砖块与墙的关系。 在金属晶体中，金属原子如同半径相等的小球一 样，彼此相切、紧密堆积成晶体。金属晶体中金 属原子的紧密堆积是有一定规律的。
一、理论基础： 由于金属键没有方向性，每个金属原子 中的电子分布基本是球对称的，所以可以把 金属晶体看成是由直径相等的圆球的三维空 间堆积而成的。 二、金属堆积方式 （一）一维堆积
A. 金属不透明并具有金属光泽
B. 金属易导电、传热
C. 金属具有较强的还原性
D. 金属具有延展性 4.能正确描述金属通性的是 ( AC )
A. 易导电、导热
B. 具有高的熔点
C. 有延展性
D. 具有强还原性
5. 下列生活中的问题，不能用金属键知识解释的是 （ D ）
A. 用铁制品做炊具 C. 用铂金做首饰 B. 用金属铝制成导线 D. 铁易生锈
（2）导热性
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。
（3）延展性
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,因此在一定强度的外力 作用下,金属可以发生形变,表现为良好的延展性。
密置层第一层 ：
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 )
1 6 5
2
3 4 6 5 4 A B
1
2
3
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。
，
镁、锌、钛等属于六方堆积 Ⅲ.六方堆积 第一种： 将第三层球对准第一层的球 A
2. 晶胞中金属原子数目的计算(平均值)
顶点占1/8
棱上占1/4
面心占1/2
体心占1
有1/8属于 该立方体 有1/4属于 该立方体 有1/2属于 该立方体 完全属于该 立方体
2.晶胞中微粒数的计算
(1)体心立方：
在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体 心的金属原子全部属于该晶胞。 微粒数为：8×1/8 + 1 = 2
D. 金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关
2.下列有关金属元素特性的叙述正确的是 ( B )
A. 金属原子只有还原性,金属离子只有氧化性
B. 金属元素在化合物中一定显正化合价 C. 金属元素在不同化合物中化合价均不相同 D. 金属元素的单质在常温下均为晶体
3. 金属的下列性质与金属键无关的是( C )
6. 金属键的强弱与金属价电子数的多少有关，价电子 数越多金属键越强；与金属阳离子的半径大小也有关， 金属阳离子的半径越大，金属键越弱。据此判断下列 金属熔点逐渐升高的是( ) B A. Li Na K B. Na Mg Al
C. Li Be Mg
D. Li Na Mg
1 6 5 4
2
3
B
A B
于是每两层形成一个 周期，即 AB AB 堆积方 式，形成六方堆积。
A
上图是此种六方 堆积的前视图
六方最密堆积分解图
配位数 12 ( 同层 6，上下层各 3 )
第三层的另一种排列 方式，是将球对准第一层 1 6 5 4
2
3
的
2，4，6
位，不同
于 AB 两层的位置，这是 C 层。
（二）二维堆积
I 型 II 型
非密置层 行列对齐四球一空 非最紧密排列
密置层 行列相错三球一空 最紧密排列
（三） 三维空间堆积方式
Ⅰ.
简单立方堆积
形成简单立方晶胞，空间利用率较低52％ ，金 属钋（Po）采取这种堆积方式。
Ⅱ. 体心立方堆积
Na、K、Cr、Mo、W等属于体 心立方堆积。
这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入 下层金属原子形成的凹穴中,得到的是体心立方 堆积。
堆积方式及性质小结
①简单立方堆积 配位数 = 6 空间利用率 = 52.36% ② 体心立方堆积 ——体心立方晶胞 ③ 六方堆积 ——六方晶胞 ④面心立方堆积 ——面心立方晶胞 配位数 = 8 空间利用率 = 68.02% 配位数 = 12 空间利用率 = 74.05% 配位数 = 12 空间利用率 = 74.05%
(2)面心立方：
在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的 为2个晶胞共有。 微粒数为：8×1/8 + 6×1/2 = 4
(3)六方晶胞：
在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的 为2个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。 微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
合金
(1)定义：把两种或两种以上的金属(或金
黄铁矿
萤 石
水晶
绿色鱼眼石
晶体： 具有规则几何外形的固体。 晶体为什么具有规则的几何外形呢? 构成晶体的微粒有规则排列的结果. 晶胞:反映晶体结构特征的基本重复单位.
晶胞在空间连续重复延伸而形成晶体。
金属晶体
1. 晶体
(1)定义:通过结晶过程形成的具有规则几
何外形的固体叫晶体。 通常情况下，大多数金属单质及其合金也 是晶体。
专题3
微粒间作用力与物质性质
大多数金属单质都有较高的熔点，说明了什么？ 金属能导电又说明了什么？ 说明金属晶体中存在着强烈的相互作用; 金属具有导电性,说明金属晶体中存在着能够自由 流动的电子。
这些电子不是专属于某几个特定的金属离子， 是均匀分布于整个晶体中。
1.金属键
（1）定义： 金属离子和自由电子之间的强烈的相互作用。 （2）形成 成键微粒: 存 在: （3）方向性:
练
习
3.合金有许多特点,如钠-钾合金 ( 含钾 50% ~80%)为液体，而钠钾的单质均 为固体，据此推测生铁、纯铁、碳三 种物质中，熔点最低的是 ( A ) A. 生铁 B. 纯铁 C. 碳 D. 无法确定
练
A. 金属键没有方向性
习
1.下列有关金属键的叙述错误的是 ( B )
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
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。
如：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；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。