07-4 金属晶体.pptx

第1页：第四节金属晶体封面

第四节金属晶体封面：第七章固体结构与性质第四节金属晶体

第2页：金属晶体的内部结构

金属晶体的内部结构

• 物质示例一般
• 性质粒子间作用力结点粒子种类晶体类型金属合金熔点、硬度差别大导电性、导热性、延展性好,有金属光泽金属键金属原子金属阳离子金属晶体熔点Hg-38.87℃、W 3410℃硬度Na 0.4、Cr 9.0金属键Cu原子Cu离子Cu金属单质晶体中，金属原子采取尽可能紧密堆积方式，
• 所以一般金属密度较大每个原子被较多的相同原子包围，一般配位数较大

第3页：等径圆球的三种密堆积基本构型

等径圆球的三种密堆积基本构型：ABCAABAABA配位数=12配位数=12配位数=8面心立方密堆积六方密堆积体心立方密堆积

第4页：金属键

金属键

• ——自由电子气把金属阳离子“胶合”成金属晶体的结合力含义金属原子的电负性和电离能较小，价电子容易脱离原子的束缚，在阳离子之间可以自由运动，形成离域的自由电子气。
• 特征:无饱和性和方向性使金属具有良好的导电性、导热性和延展性

第5页：金属的能带理论

金属的能带理论

• 应用分子轨道理论研究金属晶体中原子间的结合力，逐渐发展成金属键的能带理论。
• 把一块金属看作一个大分子，用分子轨道理论来描述金属晶体内电子的运动状态。
• 假定原子核位于金属晶体的晶格结点上，构成一个联合核势场，电子分布在分子轨道内，而价电子作为自由电子(即离域电子)，可在晶体内金属原子间运动，不属于任何一个原子。
• 金属晶体块的大分子概念

第6页：金属的能带理论（续）

金属的能带理论（续）

• 能带概念假如一块锂金属有n个原子组成，n个2s原子轨道组成n个分子轨道，这n个分子轨道的能级非常接近，几乎形成能量连续的能带。
• 能带——由n条能级相同的原子轨道组成能量几乎连续的n条分子轨道2s能带——由2s原子轨道组成的能带

第7页：金属的能带理论（续）

金属的能带理论（续）：如Li 1s22s11s分子轨道能带按能带的能级和电子在能带中的分布不同，能带有多种：满带，导带和禁带能带种类满带：充满电子的低能量能带导带禁带满带n个2sn个1s半满满能量原子轨道能带电子充填情况

第8页：导带禁带满带n个

导带禁带满带n个

• 2sn个1s半满满能量原子轨道能带电子充填情况如Li 1s22s12s分子轨道能带有空的分子轨道存在，在这种能带的电子，只要吸收微小的能量，就能跃迁到带内能量稍高的空轨道上运动，从而使金属具有导电、导热作用。
• 导带：未充满电子的能带

第9页：导带禁带满带n个（续）

导带禁带满带n个（续）

• 2sn个2s半满满能量原子轨道能带电子充填情况如Li 1s22s11s能带和2s能带之间的间隙禁带是电子的禁区,电子是不能在此停留的。
• 若禁带不太宽,电子获能量可从满带越过禁带跃迁到导带;
• 若禁带太宽,跃迁难以进行。
• 禁带：相邻的能带间的间隙

第10页：导带禁带满带n个（续）

导带禁带满带n个（续）：能带的重叠金属的紧密堆积结构使金属原子核间距一般都很小，使形成的能带之间的间隙一般也都很小，甚至会出现重叠现象

第11页：导带禁带满带n个（续）

导带禁带满带n个（续）

• 能带理论可解释金属的某些物理
• 性质导电能量导带禁带满带导体绝缘体半导体导体:在外电场下，导带中的电子在能带中做定向运动，形成电流而导电绝缘体:电子都在满带上，且禁带较宽，难以跃迁,不能导电半导体:禁带较窄,满带中的电子易被激发,越过禁带到导带上，增加导电能力。

第12页：导带禁带满带n个（续）

导带禁带满带n个（续）：能带理论可解释金属的某些物理性质金属光泽能量导带禁带满带导体绝缘体半导体光照时，导带中的电子可吸收光能跃迁到能量较高的能带上，当电子返回时把吸收的能量又发射出来，使金属具有金属光泽。

第13页：导带禁带满带n个（续）

导带禁带满带n个（续）：能带理论可解释金属的某些物理性质导热性能量导带禁带满带导体绝缘体半导体局部加热时，电子运动和核的振动，可进行传热，使金属具有导热性。

第14页：导带禁带满带n个（续）

导带禁带满带n个（续）：能带理论可解释金属的某些物理性质延展性能量导带禁带满带导体绝缘体半导体受力作用时,原子在导带中自由电子的润滑下,可以相互滑动,而能带并不被破坏。

第15页：导带禁带满带n个（续）

导带禁带满带n个（续）