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金属晶体释疑

1.金属晶体如何形成的?

由于金属原子的价电子比较少,容易失去价电子成为金属离子(带电荷的金属原子).这些释出来的价电子称为自由电子.自由电子不专属于某个特定的金属离子,而为整个金属晶体所共有,它们在整个晶体里自由地运动着,形成了自由电子的“海洋”.释出价电子后的金属离子就沉浸在这种“海洋”中(抵消了金属离子之间的斥力).这种自由电子跟金属离子之间较强烈的相互作用称为金属键,金属键使许多金属离子按一定规律排列形成金属晶体.金属晶体中存在金属离子和自由电子,不存在分子.

2.金属晶体与金属粉末的光泽为何不同?

在金属晶体中,金属离子以最紧密堆积状态排列,内部存在自由电子,当光线投射到它的表面上时,自由电子可以吸收所有频率的光,然后很快放出各种频率的光,这就是绝大多数金属呈现银灰色或银白色光泽的原因.而金显黄色、铜显赤红色,是由于它们吸收某些频率的光.

在粉末状态时,金属的晶面取向杂乱,排列不规则,吸收可见光后辐射不出去,所以金属粉末大多为暗灰色或黑色(铝粉为银白色,俗成“银粉”).因而整块金属具有金属光泽而金属粉末常呈暗灰色或黑色

 3.金属晶体为什么能导电,而离子晶体在固态时则不能导电?

在通常情况下,金属里自由电子的运动没有—定方向.但在外加电场的作用下,自由电子会在金属里定向移动,从而传导电流。离子晶体在固态时则不能导电,因为此时阴、阳离子不能自由移动,在熔融或水溶液状态下,阴、阳离子可自由移动,离子晶体才能导电。不同的金属有不同的导电能力,导电性最强的三种金属依次是Ag、Cu、Al。

 4.金属晶体为什么能导热?

金属的导热性也跟自由电子的运动有关.自由电子在运动时经常跟金属离子相碰撞,进行能量交换.当金属某一部分受热时,在那个区域里的自由电子的能量增加,运动速度也随之加快.于是,通过碰撞,自由电子把能量传给金属离子,金属离子又把能量传给另一部分自由电子,经过反复交换能量,即金属借着自由电子的运动把能量从温度高的部分传到温度低的部分,甚至使整块金属达到相同的温度

5.为什么大多数金属晶体有延展性?

延展性事实上是延性和展性的合称。金属能抽成丝,这是延性;金属能压成薄片,这是展性.当金属受外力作用(拉或压)而发生形变时,金属离子和自由电子数目没有变化,它们之间的较强烈的相互作用照样存在,只是金属离子的紧密堆积层之间发生了相对滑动,由于金属离子与自由电子的作用没有方向性,从而这种作用仍能保持,不致断裂。因而大多数金属晶体有良好的,可塑性。也有少数金属没有延展性,如锑、铋、锰。

6.离子晶体为何无延展性?

 离子晶体内部阴、阳离子按一定规律交错排列,当离子晶体在外力作用下发生错动时,阳离子和阳离子互相接近,阴离子和阴离子互相接近,产生排斥力,晶体沿着力的作用面破裂,故离子晶体没有延展性。 

7.金属晶体的熔点变化规律

①金属晶体熔点差别较大,一般熔、沸点较高,但有部分熔点较低,如Cs、Hg等。汞在常温下是液体,熔点很低(-38.9℃),而钨的熔点高达3410℃.这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同而造成的差别.

②一般情况下(同类型的金属晶体),金属晶体的熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少而定.金属离子半径越小,所带的电荷越多,自由电子越多,金属键越强,熔点就越高.例如,熔点:Na<mg<al<>;熔点:Li>Na>K>Rb>Cs.需要注意的是,合金的熔、沸点一般比它各组分纯金属的熔、沸点低。  例如,熔、沸点:Na>K>Na-K合金。

8.何为晶格、晶胞

晶格:为了描述晶体的结构,我们把构成晶体的原子当成一个点,再用假想的线段将这些代表原子的各点连接起来而形成的几何空间格架称为晶格。  

晶胞:根据晶体中原子排列规律性和周期性的特点,可从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的、最小的几何单元来分析晶体中原子排列的规律,这个最小的几何单元称为晶胞。晶胞可以理解成“细胞”,是晶体的一部分。分子、原子或离子中的原子排列有一定的次序构成,由于晶体次序有重复性,晶胞是晶体中一个最小的单位结构且无重复。

9.金属晶体主要有那三种堆积方式?

 

结构型式

名称

空间利用率

配位数

晶胞名称

晶胞性质

晶胞结构示意图

典型实例

A2型

体心立方堆积

68 %

8

体心立方晶胞

体心立方晶格的晶胞是一个立方体。它们大多具有较高的强度和韧性。

金属晶体释疑

Li Na  K

Ba Fe W

A1型

面心立方堆积

74 %

12

面心立方晶胞

面心立方晶格的晶胞也是一个立方体,它们大多具有较高的塑性。

金属晶体释疑

Ca Cu Ag Au Al Pd

A3型

六方紧密堆积

74 %

12

六方晶胞

密排立方晶格的晶胞是一个正六方柱体,他们大多具有较大的脆性,塑性较差。

金属晶体释疑

Mg Zn Ti

(责任编辑:化学自习室)
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