金属键介绍课件.ppt

自由电子气模型:
用“改性共价键”来描述金属键，认为金属原子 和金属正离子沉浸在“电子海或电子气”中。
优点: 说明了金属的通性
不足: 定性,不能定量
金属能带理论
分子轨道理论将金属晶体看作一个巨大分子，结合 在一起的无数个金属原子形成无数条分子轨道，某些电 子就会处在涉及构成整块金属原子在内的轨道。这样就 产生了金属的能带理论(金属键的量子力学摸型).
金属晶体结构具有金属光泽和颜色的原因
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。
展性最好的金属是----- 金
最活泼的金属是------ 铯 最稳定的金属是------ 金
电子气理论
组成粒子：金属阳离子和自由电子
作用力： 金属离子和自由电子之间的较强作
用—— 金属键（电子气理论）
金属晶体：通过金属键作用形成的单质晶体
金属晶体熔点变化规律
1、金属晶体熔点变化较大，
与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子之间的金 属键的强弱有密切关系．
Contents
金属键
金属特征 自由电子气模型 金属能带理论
金属共同的物理性质
容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等
Ti
金属之最
熔点最低的金属是----- 汞 -熔-点- 最高的金属是----- 钨 -密-度- 最小的金属是----- 锂 -密-度- 最大的金属是----- 锇 -硬-度- 最小的金属是----- 铯 -硬-度- 最大的金属是----- 铬 延--性- 最好的金属是----- 铂
为了与金属相对 照，下面看看绝缘体 和半导体的能带结构
绝缘体
只有满带和空带 ，且Eg超过5 eV, 在一 般电场条件下难以将 满带电子激发入空带 ，因此不能形成导带.
Eg > 5 eV
半导体
只有满带和空带， 但Eg小于3 eV．易受 光或热激发使满带中 部分电子跃迁到空带， 形成导带而导电．
源自文库
Eg < 3 eV
2、一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定：
金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多，
金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大。但金属性越弱
如：K﹤ Na﹤ Mg﹤Al Li﹥Na﹥ K ﹥ Rb ﹥Cs
熔点最低的金属：汞（常温时成液态）
熔点很高的金属：钨（3410℃） 铁的熔点：1535 ℃
分 子 轨 道 能 级 演 变 成 能 带 的 示 意 图
导体的能带结构特
征是具有导带．
3s
Na的能带结构: 1s、
2s、2p能带都是满带，
2p
而3s能带中只填充了其
2s
中 N／2个轨道，是部
分填充电子的能带，即 导带．
1s
单价金属Na的能带结构
3s与3p
金属Mg的能带结构
Mg的3s能带虽已 填满，但与3p空带重 叠，总体看来也是导 带．
能带 一组连续状态的分子轨道 导带 电子在其中能自由运动的能带
价带 金属中最高的全充满能带 禁带 能带和能带之间的区域
金属能带理论
固体能带理论是关于晶体的量子理论．对于 金属中的能带，常用的是“近自由电子近似 （NFE）”模型和“紧束缚近似（TBA）”模型. 虽然NFE比TBA更适用于简单金属，但TBA更具 有化学特色，它相当于分子中LCAO-MO在晶体 中的推广：