天津工业大学：《生物无机化学》课程教学资源（PPT课件）第2章 化学键与物质结构 2.4 金属键与金属晶体

2.4金属键与金属晶体 谨严格 2.4.1金属键的改性共价键理论 2.4.2金属键的能带理论 实求是 2.4.3金属晶体的紧密堆积结构 天津常大学

2.4 金属键与金属晶体 2.4.1 金属键的改性共价键理论 2.4.2 金属键的能带理论 2.4.3 金属晶体的紧密堆积结构

教 2.4.1金属键的改性共价键理论 研相长 金属原子 金属晶体 金属离子 产生 结合力→金属键 自由电子 光泽 能并 金属键的特征： 导电性 金属 进 没有方向性 导热性 没有饱和性 延展性 天津工常大学

2.4.1 金属键的改性共价键理论 金属键的特征： 金属晶体 金属原子 金属离子 自由电子 结合力 产生 金属键 没有方向性 没有饱和性 金属 光泽 导电性 导热性 延展性

严 金属光泽： 激发态 谨 自由电子 吸收 跃迁 跳回到 低能级 格 可见光 基态 (释放出可见光) 求 金属一般显银白色光泽和对辐射有良好的反射性能 求 是 导电性： 自由电子 外加电场， 定向流动→ 电流 天津掌大学

金属光泽： 自由电子 可见光 吸收 基态 激发态 跃迁 跳回到 低能级 ( 释放出可见光 ) 金属一般显银白色光泽和对辐射有良好的反射性能 导电性： 自由电子 外加电场 定向流动 电流

导热性： 某一部分 自由电子运动加速 谨严格 金属受热 原子和离子振动加剧 振动和碰撞 热能 其他自由电子 热能 整个 晶体 求实求是 延展性： 易于机械加工 )⊕⊕⊕⊕ ⊕⊕⊕ 外力作用 ⊕ ⊕⊕⊕⊕ ⊕⊕⊕⊕⊕ 滑动 ⊕⊕⊕⊕⊕ + ⊕⊕ ⊕ ⊕⊕⊕-⊕⊕ 相对位移后 自由电子不属于特定原子所有 不破坏化学键

某一部分 金属受热 自由电子运动加速 原子和离子振动加剧 其他自由电子 整个 晶体 热能 导热性： 振动和碰撞 热能 延展性： + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 外力作用 滑动 自由电子不属于特定原子所有， 相对位移后， 不破坏化学键。 易于机械加工

2.4.2 金属键的能带理论 谨严格 能带：能量相近分子轨道的组合 满带 完全被电子占满的 导带 能量较低的能带 求实求是 能 满 导带 部分被电子占满的 E 量 能量较高的能带 满带 禁带 满带与导带之间的 能量空隙（范围） 电子不能停留于禁带 天津常大学

2.4.2 金属键的能带理论 能量相近分子轨道的组合 满 带 能 量 E 空 满 导 带 满带 导带 禁带 满带与导带之间的 能量空隙(范围) 电子不能停留于禁带 完全被电子占满的 能量较低的能带 部分被电子占满的 能量较高的能带 能带：

导体： 谨严格 能 審 空带 能 量 导带 量 重叠 求实求是 满 满带 无禁带存在 a (b) 导体能带图 (a)由未充满电子的能带形成的导带 (b)由满带与空带发生能级交错形成的复合导带 天津工素大

导体： 无 禁 带 存 在 (a)由未充满电子的能带形成的导带 (b)由满带与空带发生能级交错形成的复合导带 能 量 导 带 满 带 空 带 能 量 空带 满带 重叠 导体能带图 (a) (b)

半导体： 谨严格 导带是空的 导 带 禁带宽度很小 能 (E<3ev) E 求实求是 量 电子 满带 满带 空带 满带 空位 空带 导带 半导体的能带图 天津常大学

半导体： 半导体的能带图 导带是空的 满带 电 子 满带 满 带 能 量 E 导 带 禁带宽度很小 (E＜3ev) 空带 空带 空位 导带 满 带 能 量 E 导 带

绝缘体： 严谨严格 导带 导带是空的 能 禁带宽度很大 E 求实求是 (E>5ev 满带 满带 电子，导带 绝缘体的能带图 天津素大学

绝缘体的能带图 导带是空的 满带 电 子 × 绝缘体： 禁带宽度很大 (E＞5ev ) 导带 满 带 E 导 带 能 量

2.4.3 金属晶体的紧密堆积结构 严 严 金属原子→等径圆球 格 第一层 每一个球与六个球相切 求 a 求 有六个空隙 只能用去三个空隙 第二层 天津工常大学

2.4.3 金属晶体的紧密堆积结构 a b 第一层 第二层 金属原子 等径圆球 每一个球与六个球相切 有六个空隙 只能用去三个空隙

严谨严格 求实求是 六方紧密堆积结构 配位数：12 空间占有率：约74% 空间被晶格粒子占满的百分数 空间占有率越大，粒子堆积得越紧密。 天津掌大学

六 方 紧 密 堆 积 结 构 配位数：12 空间占有率： 空间被晶格粒子占满的百分数 空间占有率越大，粒子堆积得越紧密。 约74%