【矩道化学虚拟实验室】金属键与金属晶体

2022/11/11 15:44:59 矩道科技 产品动态



金属键与金属晶体其一

金属键

在一百多种化学元素中,金属约占80%,它们有许多共同的性质:不透明、有金属光泽、导电和传热性能优良、富有延展性等。


矩道化学仿真实验室


金属的这些性质是金属内部结构的反映,金属元素的电负性较小,电离能也较小。金属原子的最外层价电子容易脱离原子核的束缚,而在由各个正离子形成的势场中比较自由地运动,形成“自由电子”或称“离域电子”。


这些在三维空间中运动离域范围很大的电子,与正离子吸引胶合在一起,形成金属晶体。金属中的这种结合力称为金属键。金属的一般特性都和金属中存在着这种“自由电子”有关。自由电子能较“自由”地在整个晶粒内运动,使金属具有良好的导电和传热性。


自由电子能吸收可见光并能立即放出,使金属不透明、有金属光泽;由于自由电子的胶合作用,当晶体受到外力作用时,原子间容易进行滑动,所以能锤打成薄片、抽拉成细丝,表现出良好的延展性和可塑性。金属间能形成各种组成的合金,也是由金属键的性质决定的。

按“自由电子”模型,金属键没有方向性,每个原子中电子的分布基本上是球形的,自由电子的胶合作用使球形的金属原子作紧密堆积,形成能量较低的稳定体系。

金属晶体的堆积方式

自然界中许多固态物质都是晶体,具有着规则的几何外形,比如食盐、雪花等物质。通常情况下,大部分金属单质也是晶体。

在金属晶体中,金属如同等径圆球一样,彼此相切,紧密堆在一起,这种堆积是有一定规律的。在晶体中,能够反映晶体结构特征的基本重复单位,我们称之为晶胞。

一维紧密堆积采取方式必然如下:


二维紧密堆积可有两种排列方式如下:




从上面可以看出,在二维堆积时,第二种的排列比第一种更紧密,因此第一种称为非密置层,第二种称为密置层。

我们将上面二维堆积的两种方式按照一定的方式在三维空间中堆积,就得到了金属晶体的4种基本堆积方式:简单立方、体心立方、面心立方和六方。


简单立方


体心立方


面心立方



六方

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