9.2.1 金属键理论与金属晶体慕课视频播放-无机化学-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

同学你好

这一小节我们要讲的是金属件理论与金属晶体

在金属晶体里面

人们一般认为金属原子采取的是

一种紧密堆积的方式

对于金属晶体来说

它常见的密堆积方式主要有三种

面心立方最密堆积

六方最密堆积和体心立方密堆积

这三种对接方式我们首先来了解一下

首先我们看看金属的面心立方最密堆积方式

我们看看图A

对于每一层的金属原子来说

它都是采取一个紧密堆积的方式

我们主要看第二层

第二层再往第一层落的时候

第二层的原子会落在第一层原子的空隙

然后第三层再落到第二层的时候

它也会落在第二层金属原子的空隙上

第三层和第二层之间它们的对应关系我们看一看

第二层在第一层的空隙

第三层在第二层的空隙

同时对第一层来说也是一个空隙的位置

我们再来看第四层

第四层在落的时候

它是落在第三层的空隙上

第四层和第一层之间它是一个对应的关系

所以这种堆积方式我们给它起了一个名字

叫做ABC和ABC的对接方式

这种堆积方式抽象出来的空间点阵

就是面心立方空间隔着

在这种堆积方式里面

每个金属原子的配位数是12

这12个原子怎么数出来的

在同一层紧邻的有六个金属原子

上一层有三个

下一层还有三个

一共是12个

空间的占有率

或者说我们叫做堆积密度是多少

是74.05%

我们再来看看金属的六方最密堆积方式

我们看看图A这是第一层

第二层的金属原子落的时候

同样是落在第一层的空隙上

第三层再落的时候

第三层对应的是第二层的空隙

我们看看它和第一层的关系

他俩是一一对应的关系

所以这种金属的六方最密堆积

和金属的密心立方最密堆积

它堆积方式的差异就是在他的第三层

这种堆积方式

我们给它起了一个名字叫做ABAB这种堆积方式

这种堆积方式抽象出来的晶胞

就是这种六方晶格

在这种堆积方式里面

金属原子的配位数也是12

也就是说同层有六个相邻的金属原子

然后上一层有三个下一层也有三个

它的堆积密度也是74.05%

第三种是金属的体心立方密堆积方式

这种对接方式我们从图A

可以有一个非常直观的了解

也就是说这些金属原子堆积成了一个立方体

这里面立方体的顶点和体心的位置

占据的金属原子

相比较金属的面心立方最密堆积和六方最密堆积

这种堆积方式它的配位数发生了改变

每个金属原子它周围相邻的是八个其他的金属原子

所以配位数是8

这种堆积方式它的空间占有率下降

计算出来是68.02%

所以大家注意这个名称这块我们叫做密堆积

前两种堆积方式我们把它叫做最密堆积方式

对于金属晶体来说

它的堆积方式可以划分为这三种

关于金属晶体里面的金属件理论主要有两种

一种是自由电子理论

这种理论认为在金属晶体里面

金属原子的最外层价电子是非常容易电离的

电离所产生的自由电子

是归整个金属晶格所共有

电子在金属晶格里面是自由移动的

有一句话非常形象

他说金属阳离子仿佛浸没在自由电子的海洋里

所以自由电子的存在可以很好的解释

金属晶体的导电性和导热性

但是我们应用自由电子理论

无法解释导体半导体和绝缘体的导电性的差异

所以在分子轨道理论的基础之上

人们又发展出了金属件的能带理论

我们以金属锂为例

看看金属键里面这个能带是怎么形成的

现在如果说是两个锂原子相遇的时候

两个rs轨道它会形成一个成键和一个反键

这两个电子就在成建轨道上

如果是三个锂原子相遇的话

它会形成一个成键一个反键

还有一个叫非键轨道

如果是四个锂原子

它会形成两个成键和两个反键轨道

在金属锂里面它是有很多个锂原子的

很多个锂原子的原子轨道重叠在一起

它会形成具有一定上下能及的

连成一片的这样的轨道

这样的轨道我们把它叫做能带

在能带里面充满电子的能带

我们把它叫做满带

比如说金属锂里面他的1S原子轨道所形成的能带

是完全能通电子的就是一个满带

满带又叫做假带

在能带里面没有添满带子

也就是说空的或者是部分填充电子的能带

我们把它叫做导带

比如说像金属锂里面

由2S轨道所形成的能带

就是叫做导带

满带和导带或者说价带和导带之间的能量差

我们把它叫做禁带

在禁带里面是没有电子的

对于导体半导体和绝缘体来说

按照能带理论

它们的差别就在于禁带的宽度大小

比如说对于导体来说

这个禁带它的宽度一般来说我们认为

它小于0.3个电子伏特

在这个能量范围内

电子依靠热运动是可以从满带跃迁到导带的

也就说电子的运动是不受限的

所以导体可以很好的导通电子

对于半导体来说

这个禁带的宽度

我们通常认为它在0.3到3个电子伏特之间

在这个之间的话

电子依靠热运动是无法从满带到导带的

但是如果我们给他一定的能量

比如说光照

我们给他一定的光子的能量

这个电子就可以从满带跃迁到导带

也就说它也是可以导电的

但是需要一定的能量的激发

这就是半导体的导电过程

如果说这个禁带的宽度大于五个电子伏特了

这时候一般的能量

很难把电子从满带激发到导带

所以这种情况下它就是绝缘体

能带理论它可以很好的解释

导体半导体和绝缘体的导电情况

以上就是我们这一小节的知识点

无机化学课程列表：

第1章物质的聚集状态

-1.1 物质的聚集状态和分压定律

--1.1.1 物质的聚集状态和分压定律

--第1.1节讨论应用理想气体状态方程的时候应注意哪些问题

--第1.1节测试物质的聚集状态和分压定律

-1.2 稀溶液的依数性

--1.2.1 稀溶液的依数性(1)

--1.2.2 稀溶液的依数性(2)

--第1.2节讨论为什么讨论稀溶液的依数性时将溶质限定为难挥发非电解质

--第1.2节测试稀溶液的依数性

-第1章测试物质的聚集状态

-第1章课件物质的聚集状态

第2章化学热力学基础

-2.1 化学热力学基本概念

--2.1.1 化学热力学基本概念

--第2.1节测试化学热力学基本概念

-2.2 化学反应热效应

--2.2.1 化学反应热效应

--第2.2节测试化学反应的热效应

-2.3 化学反应热效应计算

--2.3.1 化学反应热效应计算

--第2.3节讨论为什么温度对焓变和熵变影响很小

--第2.3节测试化学反应热效应计算

-2.4 化学反应方向判据

--2.4.1 化学反应方向判据

--第2.4节讨论吉布斯自由能变的求算方法有哪些

--第2.4节测试化学反应方向判据

-第2章测试化学热力学基础

-第2章课件化学热力学基础

第3章化学反应速率与化学反应平衡

-3.1 影响化学反应速率的因素

--3.1.1 影响化学反应速率的因素

--第3.1节测试影响化学反应速率的因素

-3.2 化学反应速率理论

--3.2.1 化学反应速率理论

--第3.2节讨论有人说根据反应方程式可以直接写出速率方程，这种说法对吗？

--第3.2节测试化学反应速率理论

-3.3 化学平衡理论

--3.3.1 化学平衡理论

--第3.3节测试化学平衡理论

-3.4 化学平衡移动

--3.4.1 化学平衡移动

--第3.4节讨论标准平衡常数与经验平衡常数的区别

--第3.4节测试化学平衡移动

-第3章测试化学反应速率与化学反应平衡

-第3章课件化学反应速率与化学反应平衡

第4章酸碱平衡

-4.1 酸碱理论

--4.1.1 酸碱理论

--第4.1节讨论阿雷尼乌斯电离理论、酸碱质子理论和酸碱电子理论各有什么优缺点？

--第4.1节测试酸碱理论

-4.2 水的电离平衡

--4.2.1 水的电离平衡

--第4.2节测试水的电离平衡

-4.3 弱酸弱碱平衡

--4.3.1 弱酸弱碱平衡

--第4.3节测试弱酸弱碱平衡

-4.4 盐水解平衡

--4.4.1 盐水解平衡

--第4.4节测试盐水解平衡

-4.5 缓冲体系

--4.5.1 缓冲体系

--第4.5节讨论人体血浆中有哪些缓冲系统，最重要的是哪一个？

--第4.5节测试缓冲体系

-第4章测试酸碱平衡

-第4章课件酸碱平衡

第5章沉淀-溶解平衡

-5.1 溶度积常数

--5.1.1 溶度积常数

--第5.1节测试溶度积常数

-5.2 溶度积常数与溶解度换算关系

--5.2.1 溶度积常数与溶解度换算关系

--第5.2节测试溶度积常数与溶解度换算关系

-5.3 溶度积规则

--5.3.1 溶度积规则

--第5.3节讨论溶度积规则用途是什么？怎么理解？

--第5.3节测试溶度积规则

-5.4 影响沉淀生成因素

--5.4.1 影响沉淀生成因素

--第5.4节测试影响沉淀生成因素

-5.5 分步沉淀

--5.5.1 分步沉淀

--第5.5节测试分步沉淀

-5.6 沉淀溶解

--5.6.1 沉淀溶解

--第5.6节测试沉淀溶解

-5.7 沉淀转化

--5.7.1 沉淀转化

--第5.7节测试沉淀转化

-第5章讨论人体中有沉淀溶解平衡吗？举例说明

-第5章测试沉淀-溶解平衡

-第5章课件沉淀-溶解平衡

第6章氧化还原平衡

-6.1 原电池

--6.1.1 原电池

--第6.1节测试原电池

-6.2 电极电势

--6.2.1 电极电势

--第6.2节测试标准电极电势

-6.3 Nernst方程

--6.3.1 Nernst方程

--第6.3节讨论电池反应和电极反应的能斯特方程有什么异同点？

--第6.3节测试电极电势Nernst方程

-6.4 电极电势的应用

--6.4.1 电极电势的应用(1)

--6.4.2 电极电势的应用(2)

--第6.4节讨论怎么解释单质银不能从盐酸溶液中置换出氢气，但可从氢碘酸中置换出氢气

--第6.4节测试电极电势应用

-6.5 元素电势图及其应用

--6.5.1 元素电势图及其应用

--第6.5节测试元素电势图及其应用

-第6章测试氧化还原平衡

-第6章课件氧化还原平衡

第7章原子结构与元素周期律

-7.1 玻尔氢原子模型

--7.1.1 玻尔氢原子模型

--第7.1节测试玻尔氢原子模型

-7.2 波粒二象性

--7.2.1 波粒二象性

--第7.2节测试波粒二象性

-7.3 薛定谔方程

--7.3.1 薛定谔方程

--第7.3节测试薛定谔方程

-7.4 四个量子数

--7.4.1 四个量子数

--第7.4节测试四个量子数

-7.5 波函数角度分布图

--7.5.1 波函数角度分布图

--第7.5节讨论波函数角度分布图上的正、负号有什么含义

--第7.5节测试波函数角度分布图

-7.6 多电子原子结构

--7.6.1 多电子原子结构

--第7.6节测试多电子原子结构

-7.7 元素性质的周期性变化

--7.7.1 元素性质的周期性变化

--第7.7节讨论说说电离能和电子亲合能的变化趋势，其中有哪些特例

--第7.7节测试元素性质的周期性变化

-第7章测试原子结构与元素周期律

-第7章课件原子结构与元素周期律

第8章分子结构

-8.1 现代价键理论

--8.1.1 现代价键理论

--第8.1节测试现代价键理论

-8.2 杂化轨道理论

--8.2.1 杂化轨道理论

--第8.2节讨论 sp、sp2、sp3杂化轨道的成键能力的大小次序？

--第8.2节测试杂化轨道理论

-8.3 价层电子对互斥理论

--8.3.1 价层电子对互斥理论

--第8.3节测试价层电子对互斥理论

-8.4 分子轨道理论

--8.4.1 分子轨道理论

--第8.4节测试分子轨道理论

-第8章讨论为什么说杂化轨道理论和价层电子对互斥理论存在互补关系

-第8章测试分子结构

-第8章课件分子结构

第9章晶体结构

-9.1 晶体结构

--9.1.1 晶体结构

--第9.1节测试晶体结构

-9.2 金属键理论与金属晶体

--9.2.1 金属键理论与金属晶体

--第9.2节测试金属键与金属晶体

-9.3 离子键与离子晶体

--9.3.1 离子键与离子晶体

--第9.3节测试离子键与离子晶体

-9.4 离子极化理论

--9.4.1 离子极化理论

--第9.4节讨论离子极化对无机化合物的颜色产生什么影响

--第9.4节测试离子极化理论

-9.5 分子间力与分子晶体

--9.5.1 分子间力与分子晶体

--第9.5节测试分子间力与分子晶体

-9.6 氢键

--9.6.1 氢键理论

--第9.6节讨论氢键的存在对水的性质有哪些影响

--第9.6节测试氢键

-第9章测试晶体结构

-第9章课件晶体结构

第10章配位化学基础

-10.1 配位化合物组成及命名

--10.1.1 配位化合物组成及命名

--第10.1节讨论为什么螯合物会更稳定

--第10.1节测试配位化合物组成和命名

-10.2 配合物解离平衡

--10.2.1 配合物解离平衡

--第10.2节测试配合物解离平衡

-10.3 配合物解离平衡的移动

--10.3.1 配合物解离平衡的移动

--第10.3节测试配合物解离平衡移动

-10.4 配合物的化学键理论-杂化轨道理论

--10.4.1 配合物的化学键理论(1)

--10.4.2 配合物的化学键理论(2)

--第10.4节测试配合物的化学键理论-杂化轨道理论

-10.5 配合物的晶体场理论

--10.5.1 晶体场理论(1)

--10.5.2 晶体场理论(2)

--10.5.3 晶体场理论(3)

--第10.5节测试配合物的晶体场理论

-第10章讨论为什么大多数金属水合离子有颜色，但是锌离子、银离子无色

-第10章测试配位化学基础

-第10章课件配位化学基础

第11章氢和稀有气体

-第11章课件氢和稀有气体

-第11章测试氢和稀有气体

第12章碱金属和碱土金属

-第12章课件碱金属和碱土金属

-第12章测试碱金属和碱土金属

第13章硼族、碳族和氮族元素

-第13章课件硼族、碳族和氮族元素

-第13章测试硼族、碳族和氮族元素

第14章氧族元素和卤素

-第14章课件氧族元素和卤素

-第14章测试氧族元素和卤素

第15章过渡元素

-第15章课件过渡元素

-第15章测试过渡元素

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