2022年高中化學(xué)（大綱版）第三冊 第一單元晶體的類型與性質(zhì) 第二節(jié)金屬晶體

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1、2022年高中化學(xué)（大綱版）第三冊 第一單元 晶體的類型與性質(zhì) 第二節(jié)金屬晶體 一、金屬的物理性質(zhì) 1.金屬光澤 由于金屬原子以最緊密堆積狀態(tài)排列，內(nèi)部存在自由電子，所以當(dāng)光線投射到它的表面上時(shí)，自由電子吸收所有頻率的光，然后很快放出各種頻率的光，這就使絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)鋼灰色以至銀白色光澤。此外，金顯黃色、銅顯赤紅色、鉍為淡紅色、銫為淡黃色以及鉛是灰藍(lán)色，這是因?yàn)樗鼈冚^易吸收某一頻率的光之故。金屬光澤只有在整塊時(shí)才能表現(xiàn)出來，在粉末狀時(shí)，一般金屬都呈暗灰色或黑色。這是因?yàn)樵诜勰顣r(shí)，晶格排列得不規(guī)則，把可見光吸收后輻射不出去，所以為黑色。 2.金屬的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性 大多數(shù)金屬具有良好

2、的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。善于導(dǎo)電的金屬也善于導(dǎo)熱，按照導(dǎo)電和導(dǎo)熱能力由大到小的順序，將常見的幾種金屬排列如下： Ag、Cu、Au、Al、Zn、Pt、Sn、Fe、Pb、Hg 3.金屬的延展性 金屬的延展性導(dǎo)致金屬具有良好的變形性，但也有少數(shù)金屬，如銻、鉍、錳等，性質(zhì)較脆，沒有延展性。 4.金屬的密度 鋰、鈉、鉀比水輕，大多數(shù)其他金屬密度較大。 5.金屬的硬度 金屬的硬度一般較大，但它們之間有很大差別。有的堅(jiān)硬如鉻、鎢等；有的卻可用小刀切割，如鈉、鉀等。 6.金屬的熔點(diǎn) 金屬的熔點(diǎn)一般較高，但高低差別較大。最難熔的是鎢，最易熔的是汞和銫、鎵。汞在常溫下是液體，銫和鎵在手上受熱就能熔化。

3、 二、金屬與非金屬的比較 三、一發(fā)吊千鈞的金屬晶須 一種胡須那樣細(xì)的金屬晶須，竟能吊起千鈞的重量！ 在提高金屬材料強(qiáng)度的試驗(yàn)過程中，科學(xué)家們驚奇地發(fā)現(xiàn)，一種胡須狀的鐵晶須（直徑為1.6微米，只有頭發(fā)絲粗細(xì)的1/50～1/40），它的抗拉強(qiáng)度竟能達(dá)到13400兆帕，是工業(yè)純鐵的70多倍，比超高強(qiáng)度鋼高出4～10倍。如果用這樣的鐵晶須編織成半徑為1毫米的線材，能安全地吊起一輛4噸重的載重卡車。這種鐵晶須堪稱金屬世界中的“大力士”。 經(jīng)現(xiàn)代的X射線衍射技術(shù)顯示，晶須內(nèi)部的原子完全按照同樣的方向和部位排列。這是一種沒有任何缺陷的理想晶體。因其全部原子各就各位，陣容排列整齊，組成了一道堅(jiān)不

4、可摧的防線，故只有當(dāng)外力增加到使一部分原子相對于另一部分原子作整體移動時(shí)，才能產(chǎn)生塑性變形或斷裂。而在一般金屬中，雖說總體上原子是有規(guī)則排列的，但局部地方，一些原子的排列并不規(guī)則，因而，晶體構(gòu)造中產(chǎn)生了缺陷。晶體的缺陷有點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷三大類。點(diǎn)缺陷是指在晶體空間中，長、寬、高三個(gè)方向都存在很小的缺陷，如有的位置上缺少原子（稱為空位），另一些位置上有多余原子（稱為間隙原子），或有外來原子溶入（稱為異類原子）等。線缺陷是指在晶體中某處有一列或幾列原子發(fā)生了有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象（稱為位錯(cuò)）。面缺陷主要指在晶粒和晶粒之間的交界面（稱為晶界）上，原子呈不規(guī)則排列。因此，對一般金屬而言，只要使少數(shù)原子

5、發(fā)生短距離的移動，就可以像“千里之堤，潰于蟻穴”那樣導(dǎo)致塑性變形或斷裂，因而表現(xiàn)出較低的強(qiáng)度。 目前，人們已能制造出一些極細(xì)的金屬晶須，可用它們編織成較大的線材，或讓晶須作為增強(qiáng)材料與其他材料組合成復(fù)合材料，這些新材料已在生產(chǎn)中獲得了可喜的應(yīng)用。 需要說明的是，金屬和非金屬單質(zhì)，以及氧化物、碳化物、氮化物等化合物都能用來制造晶須。目前人們已利用幾十種單質(zhì)材料（如鐵、銅、鎳等金屬和石墨）以及數(shù)十種化合物（如碳化硅、氮化硅、三氧化二鋁等）制出了晶須。 想一想，議一議： 晶須的存在，顯示了大幅度提高金屬強(qiáng)度的可能性。目前，金屬材料的強(qiáng)度潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有充分發(fā)揮。如果我們能有效地減少金屬的晶體缺陷，制造出可供直接應(yīng)用的理想晶體，那么，世界將會變得怎么樣呢？ （答案開放：如若能制造出可供直接應(yīng)用的理想晶體，那就無異于增加了數(shù)十倍、數(shù)百倍的金屬材料產(chǎn)量，甚至從根本上改變?nèi)祟惖纳瞽h(huán)境和條件。到那時(shí)，地球上將會出現(xiàn)許多輕巧的薄殼建筑結(jié)構(gòu)，機(jī)器不再是那樣笨重和龐大，摩托車和轎車可以折疊起來隨身攜帶，航天飛機(jī)和宇宙飛船將神速地來往于星際之間，人類的活動場所向著無限寬闊的宇宙空間延伸……）