2-金属材料(介绍、晶体结构基础)
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化学金属晶体知识点总结一、金属晶体的基本概念金属晶体是由金属原子以一定规律排列组成的固体结构。
金属晶体具有一些特点,如具有金属典型的电性能、热性能和光学性能,同时还具有良好的延展性、韧性和导电性。
二、金属晶体的结构金属晶体的结构是由金属原子通过化学键相互连接而形成的。
金属晶体的结构有多种类型,其中最常见的是面心立方晶体结构和体心立方晶体结构。
金属晶体的结构对金属的性能具有重要影响,比如面心立方晶体结构使得金属具有优良的导电性和导热性,而体心立方晶体结构使得金属具有良好的韧性和延展性。
三、金属晶体的性能1. 导电性:金属晶体中的自由电子能够在晶体结构中自由传导,因此金属具有良好的导电性能。
2. 导热性:金属晶体中的自由电子能够在晶体结构中迅速传递热量,因此金属具有良好的导热性能。
3. 延展性:金属晶体中的金属原子之间的化学键相对较弱,因此金属具有良好的延展性能,可以被拉伸成细丝或者铺展成薄片。
4. 韧性:金属晶体中的金属原子之间的化学键相对较强,因此金属具有良好的韧性能,可以经受一定的外力而不易断裂。
5. 耐腐蚀性:金属晶体中的化学键特点使得金属具有一定的抗腐蚀性能,可以抵御外界腐蚀物质的侵蚀。
四、金属晶体的制备金属晶体的制备方法有多种,常见的包括熔融法、沉淀法、溶胶-凝胶法等。
熔融法是通过将金属加热至熔点后冷却凝固成固体晶体;沉淀法是通过将金属盐溶液中加入适量还原剂使金属物质析出,然后经过洗涤、干燥等处理制备金属晶体;溶胶-凝胶法是通过将金属盐加入溶液中形成凝胶后再经过热处理的方法制备金属晶体。
五、金属晶体的应用金属晶体广泛应用于工业生产中,主要包括金属材料、金属合金、金属催化剂等。
金属材料广泛用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域;金属合金具有优异的物理性能和化学性能,用于制备高强度、高耐热、高耐腐蚀的材料;金属催化剂广泛用于化工生产中的有机合成、空气净化等领域。
总的来说,金属晶体是由金属原子组成的固体结构,在工业生产和科研领域有重要应用。
金属材料的晶体结构及其性质金属材料是指由金属元素或合金元素组成的材料,具有优良的导电性能、塑性和韧性,常用于各种工业领域。
而这些特性和性质的背后,与金属材料的晶体结构密不可分。
一、晶体结构晶体结构是指原子在立方、六方、单斜、正交等几何形状中有序排列而形成的三维周期性结构,它决定了金属材料的物理、化学性质。
在实践应用中,常见的金属晶体有面心立方晶体、体心立方晶体、六方密堆晶体等。
1.面心立方晶体面心立方晶体是金属晶体中最常见的结构类型之一,其晶胞中堆积着许多等体积的球形离子,其排列成为面心立方体结构。
面心立方晶体结构中相邻的原子之间的键长为1.28A,原子之间有12个近邻,它的密度较大,但这种密堆积结构存在一定的缺陷,因为它的球形离子之间的间距较小,容易发生塌陷,从而导致材料失去稳定性。
2. 体心立方晶体体心立方晶体是一种另外一种常见的金属晶体结构,其晶胞中有一个球形原子居于体心,被八个等距的球形原子包围。
体心立方晶体结构中相邻原子间的键长为2.06A,与面心立方晶体相比,原子之间的距离较远,原子间的紧密程度相对较低,从而具有较好的稳定性。
由于其晶体结构封闭、稳定,使得体心立方晶体在许多工业领域得到广泛的应用。
3. 六方密堆晶体六方密堆结构,又称密堆六方晶体结构,指的是在轴向上紧密堆积的一种晶胞结构。
在这种结构中,每个原子有12个近邻,六个处于同一层,三个分别居于每个上下相邻层中。
其中除轴向STC键长为2.88A之外,其它键长相等且约为2.49A。
这种类型的晶体结构出现在一些金属中,如石墨和锆。
四、性质晶体结构对金属材料的物理、化学性质有着重要影响。
金属的结构特性决定了它们的多种性质,如导电性能、塑性、热膨胀系数等。
1.导电性金属材料的导电性是由其结晶中的自由电子导致的,而这些自由电子存在于金属晶体结构的价电子带或导带中。
当电场作用在金属晶体中时,导电性能表现为传导电流的能力。
一般地,面心立方晶体结构的金属材料具有更好的导电性能。
金属材料的性能特点一般地,金属材料与非金属材料相比,金属材料具有良好的力学性能,而且工艺性能也较好。
即使都是金属材料,不同成分和不同状态下的性能也会有很大的差异。
造成这些性能差异的主要原因是材料内部结构不同,因此掌握金属与合金的内部结构特点,对于合理选材具有重要意义。
金属材料是靠原子间金属键结合起来的。
金属键——金属材料内部,呈一定规律排列的正离子与公有化的自由电子靠库仑力结合起来,这种结合力即为金属键。
(正离子+公有电子云、无方向性、非饱和性)金属材料的性能特点:1、良好的导电、导热性。
2、正的电阻温度系数3、良好的塑性4、不透明、有金属光泽第一节晶体的基本知识金属材料一般都是晶体,具有晶体的特性。
一、晶体——内部原子呈规则排列的物质。
晶体材料(单晶体)的特性:①具有固定的熔点。
②具有规则的几何外形。
③具有“各向异性”。
二、晶格、晶胞和晶格常数1、晶格——描述晶体中原子排列规律的空间点阵。
将原子的振动中心抽象为一几何点,再用直线的连接表示原子之间的相互作用。
2、晶胞——由于晶格排列具有周期性,研究晶格时,取出能代表晶格特征的最小基本单元即称为晶胞。
3、晶格常数——用来描述晶胞大小与形状的几何参数。
三条棱长:a、b、c三条棱的夹角:α、β、γ对于简单立方晶胞:棱长a=b=c 夹角α= β= γ= 90°第二节纯金属的晶体结构一、典型的晶格类型各种晶体由于其晶格类型和晶格常数不同,往往呈现出不同的物理、化学及力学性能。
除少数金属具有复杂晶格外,大多数晶体结构比较简单,典型的晶格结构主要有以下三种:1、体心立方晶格(bcc)2、面心立方晶格(fcc)3、密排六方晶格(hcp)1、体心立方晶格(bcc )晶格常数: a = b = c ;α=β=γ= 90°密排方向(原子排列最紧密的方向):立方体的对角线方向原子半径:属于bcc 晶格的金属主要有:α-Fe 、Cr 、W 、Mo 、V 等ar 432、面心立方晶格(fcc )晶格常数: a = b = c ;α=β=γ= 90°密排方向:立方体表面的对角线方向原子半径:属于fcc 晶格的金属主要有:γ-Fe 、Cu 、Al 、Au 、Ag 等。