无机化学金属通论省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第19章 金属通论n n19-1 概述n n19-2 金属提炼n n19-3 金属物理性质和化学性质n n19-4 合金n n思索题n n习题第1页19-2 金属提炼n n19-2-1 金属还原过程热力学n n19-2-2 工业上冶炼金属普通方法n n19-2-3 金属精练第2页19-3 金属物理性质和化学性质n n19-3-1 金属物理性质n n19-3-2 金属化学性质第3页19-4 合金n n19-4-1 低共熔混合物（低共熔合金）n n19-4-2 金属固溶体（金属固态溶液）n n19-4-3 金属化合物（金属互化物）第4页概述金属通常可分为金属通常可分为金属通常可分为金属通常可分为黑色金属和有色金属黑色金属和有色金属黑色金属和有色金属黑色金属和有色金属两大类两大类两大类两大类1 1、黑色金属包含铁、锰和铬以及它们合金，黑色金属包含铁、锰和铬以及它们合金，黑色金属包含铁、锰和铬以及它们合金，黑色金属包含铁、锰和铬以及它们合金，主要是铁碳合金主要是铁碳合金主要是铁碳合金主要是铁碳合金(钢铁钢铁钢铁钢铁)。2 2、有色金属是指除去铁、铬、锰之外全部有色金属是指除去铁、铬、锰之外全部有色金属是指除去铁、铬、锰之外全部有色金属是指除去铁、铬、锰之外全部金属金属金属金属。有色金属大致上按其密度、价格、在地。有色金属大致上按其密度、价格、在地。有色金属大致上按其密度、价格、在地。有色金属大致上按其密度、价格、在地壳中储量和分布情况、被人们发觉以及使用早壳中储量和分布情况、被人们发觉以及使用早壳中储量和分布情况、被人们发觉以及使用早壳中储量和分布情况、被人们发觉以及使用早晚等分为晚等分为晚等分为晚等分为五大类五大类五大类五大类：(1)(1)轻有色金属：普通指密度在轻有色金属：普通指密度在轻有色金属：普通指密度在轻有色金属：普通指密度在4.54.5g/cmg/cm3 3以下以下以下以下有色金属，如：铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。有色金属，如：铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。有色金属，如：铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。有色金属，如：铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。(2)(2)重有色金属：普通指密度在重有色金属：普通指密度在重有色金属：普通指密度在重有色金属：普通指密度在4.54.5g/cmg/cm3 3以上以上以上以上有色金属，其中有铜、镍、铅、锌、钴、锡、有色金属，其中有铜、镍、铅、锌、钴、锡、有色金属，其中有铜、镍、铅、锌、钴、锡、有色金属，其中有铜、镍、铅、锌、钴、锡、汞、锡等。汞、锡等。汞、锡等。汞、锡等。第5页概述(3)(3)贵金属：这类金属包含金、银和铂族元贵金属：这类金属包含金、银和铂族元贵金属：这类金属包含金、银和铂族元贵金属：这类金属包含金、银和铂族元素，因为它们稳定、含量少、开采和提取困难、素，因为它们稳定、含量少、开采和提取困难、素，因为它们稳定、含量少、开采和提取困难、素，因为它们稳定、含量少、开采和提取困难、价格贵，因而得名贵金属。价格贵，因而得名贵金属。价格贵，因而得名贵金属。价格贵，因而得名贵金属。(4)(4)准金属：半导体，普通指硅、硒、碲、准金属：半导体，普通指硅、硒、碲、准金属：半导体，普通指硅、硒、碲、准金属：半导体，普通指硅、硒、碲、砷、硼。砷、硼。砷、硼。砷、硼。(5)(5)稀有金属；自然界中含量极少，分布稀稀有金属；自然界中含量极少，分布稀稀有金属；自然界中含量极少，分布稀稀有金属；自然界中含量极少，分布稀散、发觉较晚，难以从原料中提取或在工业上散、发觉较晚，难以从原料中提取或在工业上散、发觉较晚，难以从原料中提取或在工业上散、发觉较晚，难以从原料中提取或在工业上制备和应用较晚金属。如：锂、铷、铯、钨、制备和应用较晚金属。如：锂、铷、铯、钨、制备和应用较晚金属。如：锂、铷、铯、钨、制备和应用较晚金属。如：锂、铷、铯、钨、锗、稀土元素和人造超铀元素等。锗、稀土元素和人造超铀元素等。锗、稀土元素和人造超铀元素等。锗、稀土元素和人造超铀元素等。第6页金属还原过程热力学金属氧化物越稳定，则还原成金属就越困难，比较金属氧化物越稳定，则还原成金属就越困难，比较金属氧化物越稳定，则还原成金属就越困难，比较金属氧化物越稳定，则还原成金属就越困难，比较它们生成自由能就能够知道。氧化物生成自由能越负，它们生成自由能就能够知道。氧化物生成自由能越负，它们生成自由能就能够知道。氧化物生成自由能越负，它们生成自由能就能够知道。氧化物生成自由能越负，则该氧化物越稳定，而金属就越难被还原。则该氧化物越稳定，而金属就越难被还原。则该氧化物越稳定，而金属就越难被还原。则该氧化物越稳定，而金属就越难被还原。艾林汉在艾林汉在艾林汉在艾林汉在19441944年首先用年首先用年首先用年首先用消耗消耗消耗消耗1 1molOmolO2 2生成氧化物过程生成氧化物过程生成氧化物过程生成氧化物过程自由能改变对温度作图。依据：自由能改变对温度作图。依据：自由能改变对温度作图。依据：自由能改变对温度作图。依据：r rG G=r rHH-T T T T r rS S关系，只要关系，只要关系，只要关系，只要 r rS S不等于零，则不等于零，则不等于零，则不等于零，则 r rG G将随温度改变而改变。将随温度改变而改变。将随温度改变而改变。将随温度改变而改变。假如假如假如假如 r rHH和和和和 r rS S为定值为定值为定值为定值,则则则则 r rG G对绝对温度作图便得对绝对温度作图便得对绝对温度作图便得对绝对温度作图便得到一到一到一到一直线直线直线直线。直线斜率等于反应熵变。直线斜率等于反应熵变。直线斜率等于反应熵变。直线斜率等于反应熵变。只要反应物或生成物不发生相变（熔化、气化、相只要反应物或生成物不发生相变（熔化、气化、相只要反应物或生成物不发生相变（熔化、气化、相只要反应物或生成物不发生相变（熔化、气化、相转变）转变）转变）转变）r rG G对对对对T T作图都是直线。作图都是直线。作图都是直线。作图都是直线。第7页金属还原过程热力学1 1从图中能够看出，从图中能够看出，从图中能够看出，从图中能够看出，凡凡凡凡 r rG G为负值区域内为负值区域内为负值区域内为负值区域内全部金属都能自动全部金属都能自动全部金属都能自动全部金属都能自动被氧气氧化，凡在这被氧气氧化，凡在这被氧气氧化，凡在这被氧气氧化，凡在这个区域以上金属则个区域以上金属则个区域以上金属则个区域以上金属则不能。不能。不能。不能。由图可知约在由图可知约在由图可知约在由图可知约在773773KK以上以上以上以上HgHg就不被就不被就不被就不被氧所氧化，而氧所氧化，而氧所氧化，而氧所氧化，而HgOHgO只只只只需稍微加热，超出需稍微加热，超出需稍微加热，超出需稍微加热，超出773773KK就能够分解得到金属。就能够分解得到金属。就能够分解得到金属。就能够分解得到金属。第8页金属还原过程热力学2 2稳定性差氧稳定性差氧稳定性差氧稳定性差氧化物化物化物化物 r rG G负负负负值小，值小，值小，值小，r rG G-T T直线位于图上方直线位于图上方直线位于图上方直线位于图上方,比如比如比如比如HgOHgO。稳定性高稳定性高稳定性高稳定性高氧化物氧化物氧化物氧化物 r rG G负值大负值大负值大负值大,r rG G-T T直线位于图下方直线位于图下方直线位于图下方直线位于图下方如如如如MgOMgO。在自由能图中在自由能图中在自由能图中在自由能图中,一个氧化物能被位于其一个氧化物能被位于其一个氧化物能被位于其一个氧化物能被位于其下面那些金属所还原，下面那些金属所还原，下面那些金属所还原，下面那些金属所还原，因为这个反应因为这个反应因为这个反应因为这个反应 r rG G 00,0,0,0,反应反应反应反应2 2CO+OCO+O2 2=2CO=2CO2 2 r rS S0000。三条直线交于三条直线交于三条直线交于三条直线交于983983KK。高于高于高于高于此温度此温度此温度此温度,2,2C+OC+O2 2=2CO=2CO反应反应反应反应倾向大倾向大倾向大倾向大，低于此温度，低于此温度，低于此温度，低于此温度，2 2CO+OCO+O2 2=2CO=2CO；反应倾向反应倾向反应倾向反应倾向更大。更大。更大。更大。生成生成生成生成COCO直线向下倾直线向下倾直线向下倾直线向下倾斜斜斜斜,这使得几乎全部金属这使得几乎全部金属这使得几乎全部金属这使得几乎全部金属 r rG G-T T直线在高温下都能与直线在高温下都能与直线在高温下都能与直线在高温下都能与C-COC-CO直线相交。能够被碳直线相交。能够被碳直线相交。能够被碳直线相交。能够被碳还原，碳为一个广泛应用还原，碳为一个广泛应用还原，碳为一个广泛应用还原，碳为一个广泛应用优良还原剂。优良还原剂。优良还原剂。优良还原剂。第10页工业上冶炼金属普通方法工业上还原过程即称为冶炼，把金属从化合工业上还原过程即称为冶炼，把金属从化合工业上还原过程即称为冶炼，把金属从化合工业上还原过程即称为冶炼，把金属从化合物中还原成单质。因为金属化学活泼性不一样，物中还原成单质。因为金属化学活泼性不一样，物中还原成单质。因为金属化学活泼性不一样，物中还原成单质。因为金属化学活泼性不一样，要把金属还原成单质，需采取不一样冶炼方法，要把金属还原成单质，需采取不一样冶炼方法，要把金属还原成单质，需采取不一样冶炼方法，要把金属还原成单质，需采取不一样冶炼方法，工业上提炼金属普通有以下几个方法：工业上提炼金属普通有以下几个方法：工业上提炼金属普通有以下几个方法：工业上提炼金属普通有以下几个方法：一、热分解法一、热分解法一、热分解法一、热分解法有一些金属仅用加热矿石方法就能够得到。有一些金属仅用加热矿石方法就能够得到。有一些金属仅用加热矿石方法就能够得到。有一些金属仅用加热矿石方法就能够得到。在金属活动次序中，在氢后面金属其氧化物受在金属活动次序中，在氢后面金属其氧化物受在金属活动次序中，在氢后面金属其氧化物受在金属活动次序中，在氢后面金属其氧化物受热就轻易分解，如热就轻易分解，如热就轻易分解，如热就轻易分解，如:HgOHgO和和和和AgAg2 2O O加热发生以下分加热发生以下分加热发生以下分加热发生以下分解反应：解反应：解反应：解反应：2 2HgO=2Hg+OHgO=2Hg+O2 2 将将辰砂辰砂(硫化汞硫化汞)加热也能够得到汞：加热也能够得到汞：HgS+O2=Hg+SO2 辰砂辰砂第11页工业上冶炼金属普通方法二、热还原法二、热还原法二、热还原法二、热还原法大量冶金过程属于这种方法。焦炭、一氧化大量冶金过程属于这种方法。焦炭、一氧化大量冶金过程属于这种方法。焦炭、一氧化大量冶金过程属于这种方法。焦炭、一氧化碳、氢和活泼金属等都是良好还原剂。碳、氢和活泼金属等都是良好还原剂。碳、氢和活泼金属等都是良好还原剂。碳、氢和活泼金属等都是良好还原剂。1 1用焦炭作还原剂用焦炭作还原剂用焦炭作还原剂用焦炭作还原剂SnOSnO2 2+2C=Sn+2CO+2C=Sn+2CO2 2 反应若需要高温，常在高炉和电炉中进行。所反应若需要高温，常在高炉和电炉中进行。所以这种冶炼金属方法又称为火法冶金，比如以这种冶炼金属方法又称为火法冶金，比如MgO+C=Mg+CO 假如矿石主要成份是碳酸盐，也能够用这种方假如矿石主要成份是碳酸盐，也能够用这种方法冶炼。因为普通重金属碳酸盐受热时都能分解为法冶炼。因为普通重金属碳酸盐受热时都能分解为氧化物，再用焦炭还原。氧化物，再用焦炭还原。如矿石是硫化物，那末先在空气中锻烧，使它如矿石是硫化物，那末先在空气中锻烧，使它变成氧化物，再用焦炭还原，如从方铅矿提取铅：变成氧化物，再用焦炭还原，如从方铅矿提取铅：2PbS+3O2=2PbO+2SO2 PbO+C=Pb+CO 锡石锡石SnO2第12页工业上冶炼金属普通方法2 2氢热还原法氢热还原法氢热还原法氢热还原法工业上要制取不含炭金属惯用氢还原法。工业上要制取不含炭金属惯用氢还原法。工业上要制取不含炭金属惯用氢还原法。工业上要制取不含炭金属惯用氢还原法。生成热较小氧化物。比如，氧化铜、氧化铁生成热较小氧化物。比如，氧化铜、氧化铁生成热较小氧化物。比如，氧化铜、氧化铁生成热较小氧化物。比如，氧化铜、氧化铁等，轻易被氢还原成金属。而含有很大生成热等，轻易被氢还原成金属。而含有很大生成热等，轻易被氢还原成金属。而含有很大生成热等，轻易被氢还原成金属。而含有很大生成热氧化物，比如，氧化铝、氧化镁等，基本上不氧化物，比如，氧化铝、氧化镁等，基本上不氧化物，比如，氧化铝、氧化镁等，基本上不氧化物，比如，氧化铝、氧化镁等，基本上不能被氢还原成金属。用高纯氢和纯金属氧化物能被氢还原成金属。用高纯氢和纯金属氧化物能被氢还原成金属。用高纯氢和纯金属氧化物能被氢还原成金属。用高纯氢和纯金属氧化物为原料，能够制得很纯金属。为原料，能够制得很纯金属。为原料，能够制得很纯金属。为原料，能够制得很纯金属。3 3金属热还原法（金属置换法）金属热还原法（金属置换法）金属热还原法（金属置换法）金属热还原法（金属置换法）选择哪一个金属做还原剂，除选择哪一个金属做还原剂，除选择哪一个金属做还原剂，除选择哪一个金属做还原剂，除 r rG G来判断外来判断外来判断外来判断外还要注意下几方面情况；还要注意下几方面情况；还要注意下几方面情况；还要注意下几方面情况；(1)(1)还原力强；还原力强；还原力强；还原力强；(2)(2)轻易处理；轻易处理；轻易处理；轻易处理；(3)(3)不和产品不和产品不和产品不和产品金属生成合金；金属生成合金；金属生成合金；金属生成合金；(4)(4)能够得到高纯度金属；能够得到高纯度金属；能够得到高纯度金属；能够得到高纯度金属；(5)(5)其它产物轻易和生成金属分离；其它产物轻易和生成金属分离；其它产物轻易和生成金属分离；其它产物轻易和生成金属分离；(6)(6)成本尽可成本尽可成本尽可成本尽可能低，等等。能低，等等。能低，等等。能低，等等。第13页工业上冶炼金属普通方法通惯用铝、钙、镁、钠等做还原剂，铝是最通惯用铝、钙、镁、钠等做还原剂，铝是最通惯用铝、钙、镁、钠等做还原剂，铝是最通惯用铝、钙、镁、钠等做还原剂，铝是最惯用还原剂即铝热法。比如，将铝粉和氧化铁惯用还原剂即铝热法。比如，将铝粉和氧化铁惯用还原剂即铝热法。比如，将铝粉和氧化铁惯用还原剂即铝热法。比如，将铝粉和氧化铁作用可得到铁，这个是我们较熟悉。作用可得到铁，这个是我们较熟悉。作用可得到铁，这个是我们较熟悉。作用可得到铁，这个是我们较熟悉。铝轻易和许多金属生成合金。可采取调整反铝轻易和许多金属生成合金。可采取调整反铝轻易和许多金属生成合金。可采取调整反铝轻易和许多金属生成合金。可采取调整反应物配比来尽可能使铝完全反应而不残留在生应物配比来尽可能使铝完全反应而不残留在生应物配比来尽可能使铝完全反应而不残留在生应物配比来尽可能使铝完全反应而不残留在生成金属中。成金属中。成金属中。成金属中。钙、镁普通不和各种金属生成合金，所以可钙、镁普通不和各种金属生成合金，所以可钙、镁普通不和各种金属生成合金，所以可钙、镁普通不和各种金属生成合金，所以可用作钛、锆、铪、钒、铌、钽等氧化物还原剂。用作钛、锆、铪、钒、铌、钽等氧化物还原剂。用作钛、锆、铪、钒、铌、钽等氧化物还原剂。用作钛、锆、铪、钒、铌、钽等氧化物还原剂。有些金属氧化物很稳定，金属难被还原出来，有些金属氧化物很稳定，金属难被还原出来，有些金属氧化物很稳定，金属难被还原出来，有些金属氧化物很稳定，金属难被还原出来，能够用活泼金属还原金属卤化物来制备，如：能够用活泼金属还原金属卤化物来制备，如：能够用活泼金属还原金属卤化物来制备，如：能够用活泼金属还原金属卤化物来制备，如：TiClTiCl4 4+4Na=Ti+4NaCl+4Na=Ti+4NaClTiClTiCl4 4+2Mg=Ti+ZMgCl+2Mg=Ti+ZMgCl2 2第14页工业上冶炼金属普通方法三、电解法三、电解法三、电解法三、电解法 排在铝前面几个活泼金属，不能用普通还原剂使它排在铝前面几个活泼金属，不能用普通还原剂使它排在铝前面几个活泼金属，不能用普通还原剂使它排在铝前面几个活泼金属，不能用普通还原剂使它们从化合物中还原出来。这些金属用电解法制取最适们从化合物中还原出来。这些金属用电解法制取最适们从化合物中还原出来。这些金属用电解法制取最适们从化合物中还原出来。这些金属用电解法制取最适宜，电解是最强氧化还原伎俩。宜，电解是最强氧化还原伎俩。宜，电解是最强氧化还原伎俩。宜，电解是最强氧化还原伎俩。电解法有水溶液电解和熔盐电解法两种。活泼金属电解法有水溶液电解和熔盐电解法两种。活泼金属电解法有水溶液电解和熔盐电解法两种。活泼金属电解法有水溶液电解和熔盐电解法两种。活泼金属如铝、镁、钙、钠等用熔融化合物电解法制备。如铝、镁、钙、钠等用熔融化合物电解法制备。如铝、镁、钙、钠等用熔融化合物电解法制备。如铝、镁、钙、钠等用熔融化合物电解法制备。一个金属采取什么提炼方法与它们化学性质、矿石一个金属采取什么提炼方法与它们化学性质、矿石一个金属采取什么提炼方法与它们化学性质、矿石一个金属采取什么提炼方法与它们化学性质、矿石类型和经济效果等相关。金属提炼方法与它们在周期类型和经济效果等相关。金属提炼方法与它们在周期类型和经济效果等相关。金属提炼方法与它们在周期类型和经济效果等相关。金属提炼方法与它们在周期表中表中表中表中位置位置位置位置大致关系见表。大致关系见表。大致关系见表。大致关系见表。第15页金属精练现介绍几个常见金属精炼方法。现介绍几个常见金属精炼方法。现介绍几个常见金属精炼方法。现介绍几个常见金属精炼方法。一、电解精炼一、电解精炼一、电解精炼一、电解精炼:惯用此法精炼提纯金属有惯用此法精炼提纯金属有惯用此法精炼提纯金属有惯用此法精炼提纯金属有CuCu、AuAu、PbPb、ZnZn、AlAl等。等。等。等。二、气相精炼法二、气相精炼法二、气相精炼法二、气相精炼法镁、汞、锌、锡等可用直接蒸馏法提纯。比镁、汞、锌、锡等可用直接蒸馏法提纯。比镁、汞、锌、锡等可用直接蒸馏法提纯。比镁、汞、锌、锡等可用直接蒸馏法提纯。比如，粗锡中锡和所含杂质含有不一样沸点，控如，粗锡中锡和所含杂质含有不一样沸点，控如，粗锡中锡和所含杂质含有不一样沸点，控如，粗锡中锡和所含杂质含有不一样沸点，控制温度在锡沸点以下，制温度在锡沸点以下，制温度在锡沸点以下，制温度在锡沸点以下，“杂质沸点杂质沸点杂质沸点杂质沸点”以上，可以上，可以上，可以上，可使杂质挥发除去。为了改进蒸馏条件，采取真使杂质挥发除去。为了改进蒸馏条件，采取真使杂质挥发除去。为了改进蒸馏条件，采取真使杂质挥发除去。为了改进蒸馏条件，采取真空蒸馏是很适合。空蒸馏是很适合。空蒸馏是很适合。空蒸馏是很适合。羰化法：是提纯金属一个较新方法。现以镍羰化法：是提纯金属一个较新方法。现以镍羰化法：是提纯金属一个较新方法。现以镍羰化法：是提纯金属一个较新方法。现以镍为例。羰化法提纯镍是基于镍能与一氧化碳生为例。羰化法提纯镍是基于镍能与一氧化碳生为例。羰化法提纯镍是基于镍能与一氧化碳生为例。羰化法提纯镍是基于镍能与一氧化碳生成易挥发而且也轻易分解一个化合物成易挥发而且也轻易分解一个化合物成易挥发而且也轻易分解一个化合物成易挥发而且也轻易分解一个化合物四羰四羰四羰四羰基合镍。基合镍。基合镍。基合镍。Ni+4CONi+4CONi(CO)Ni(CO)4 4第16页金属精练碘化物热分解法：可用于提纯少许锆、铪、铍、碘化物热分解法：可用于提纯少许锆、铪、铍、碘化物热分解法：可用于提纯少许锆、铪、铍、碘化物热分解法：可用于提纯少许锆、铪、铍、硼、硅、钛和钨硼、硅、钛和钨硼、硅、钛和钨硼、硅、钛和钨等等等等。三、区域熔炼三、区域熔炼将要提纯物质放进一个装有移动式加热线圈将要提纯物质放进一个装有移动式加热线圈套管套管内，强热熔化一个小区域物质，形成熔融带。将线内，强热熔化一个小区域物质，形成熔融带。将线圈沿管路迟缓地移动，熔融带便伴随它前进。圈沿管路迟缓地移动，熔融带便伴随它前进。普通混合物熔点较组成混合物纯物质熔点低，普通混合物熔点较组成混合物纯物质熔点低，所以当线圈移动时，熔融带末端即有纯物质晶体产所以当线圈移动时，熔融带末端即有纯物质晶体产生。不纯物则聚集在液相内，随线圈移动而集中于生。不纯物则聚集在液相内，随线圈移动而集中于管子末端，这么便能轻易地将不纯物自样品末端除管子末端，这么便能轻易地将不纯物自样品末端除去。此法惯用于制备半导体材料去。此法惯用于制备半导体材料镓、锗、硅和镓、锗、硅和高熔点金属等。产品中杂质含量可低于高熔点金属等。产品中杂质含量可低于10-10%。第17页金属物理性质全属与非金属比较全属与非金属比较全属与非金属比较全属与非金属比较金属金属金属金属非金属非金属非金属非金属1 1常温时，除了汞是液体常温时，除了汞是液体常温时，除了汞是液体常温时，除了汞是液体外，其它金属都是固体外，其它金属都是固体外，其它金属都是固体外，其它金属都是固体常温时，除了溴是液体外，有常温时，除了溴是液体外，有常温时，除了溴是液体外，有常温时，除了溴是液体外，有些是气体，有些是固体些是气体，有些是固体些是气体，有些是固体些是气体，有些是固体n n2 2普通密度比较大普通密度比较大n n普通密度比较小普通密度比较小3 3有金属光泽有金属光泽有金属光泽有金属光泽大多没有金属光泽大多没有金属光泽大多没有金属光泽大多没有金属光泽n n4 4大多是热及电良导大多是热及电良导体体,电阻通常伴随温度电阻通常伴随温度增高而增大增高而增大n n大多不是热和电良导体，大多不是热和电良导体，电阻通常随温度增高而电阻通常随温度增高而减小减小n n5 5大多含有展性和延大多含有展性和延性性n n大多不含有展性和延性大多不含有展性和延性6 6固体金属大多属金属晶固体金属大多属金属晶固体金属大多属金属晶固体金属大多属金属晶体体体体固体大多属分子型晶体固体大多属分子型晶体固体大多属分子型晶体固体大多属分子型晶体n n7 7蒸气分子大多是单蒸气分子大多是单原子原子n n蒸气（或气体）分子大蒸气（或气体）分子大多是双原子或多原子多是双原子或多原子第18页金属物理性质自由电子存在和紧密堆积结构使金属含有许自由电子存在和紧密堆积结构使金属含有许自由电子存在和紧密堆积结构使金属含有许自由电子存在和紧密堆积结构使金属含有许多共同性质。如：多共同性质。如：多共同性质。如：多共同性质。如：1 1、金属光泽：当光线投射到金属表面上时，、金属光泽：当光线投射到金属表面上时，、金属光泽：当光线投射到金属表面上时，、金属光泽：当光线投射到金属表面上时，自由电子吸收全部频率光自由电子吸收全部频率光自由电子吸收全部频率光自由电子吸收全部频率光,然后很快放出各种然后很快放出各种然后很快放出各种然后很快放出各种频率光频率光频率光频率光(全反射全反射全反射全反射),),绝大多数金属展现钢灰色以绝大多数金属展现钢灰色以绝大多数金属展现钢灰色以绝大多数金属展现钢灰色以至银白色光泽至银白色光泽至银白色光泽至银白色光泽。另外，另外，另外，另外，金显黄色，铜显赤红色，铋为淡红色，金显黄色，铜显赤红色，铋为淡红色，金显黄色，铜显赤红色，铋为淡红色，金显黄色，铜显赤红色，铋为淡红色，铯为淡黄色，铅是灰蓝色铯为淡黄色，铅是灰蓝色铯为淡黄色，铅是灰蓝色铯为淡黄色，铅是灰蓝色，这是因为它们较易，这是因为它们较易，这是因为它们较易，这是因为它们较易吸收某一些频率光之故。吸收某一些频率光之故。吸收某一些频率光之故。吸收某一些频率光之故。金属光泽只有在其为晶体时才能表现出来，金属光泽只有在其为晶体时才能表现出来，金属光泽只有在其为晶体时才能表现出来，金属光泽只有在其为晶体时才能表现出来，粉末状金属普通都呈暗灰色或黑色粉末状金属普通都呈暗灰色或黑色粉末状金属普通都呈暗灰色或黑色粉末状金属普通都呈暗灰色或黑色(漫散射漫散射漫散射漫散射)。许多金属在光照射下能放出电子许多金属在光照射下能放出电子许多金属在光照射下能放出电子许多金属在光照射下能放出电子(光电效应光电效应光电效应光电效应)。另一些在加热到高温时能放出电子另一些在加热到高温时能放出电子另一些在加热到高温时能放出电子另一些在加热到高温时能放出电子(热电现象热电现象热电现象热电现象)。第19页金属物理性质2 2、金属导电性和导热性：大多数金属有良好导电性、金属导电性和导热性：大多数金属有良好导电性、金属导电性和导热性：大多数金属有良好导电性、金属导电性和导热性：大多数金属有良好导电性和导热性。常见金属导电和导热能力由大到小次序排和导热性。常见金属导电和导热能力由大到小次序排和导热性。常见金属导电和导热能力由大到小次序排和导热性。常见金属导电和导热能力由大到小次序排列以下：列以下：列以下：列以下：AgAg，CuCu，AuAu，AlAl，ZnZn，PtPt，SnSn，FeFe，PbPb，HgHg3 3、超导电性：金属材料电阻通常随温度降低而减小。超导电性：金属材料电阻通常随温度降低而减小。超导电性：金属材料电阻通常随温度降低而减小。超导电性：金属材料电阻通常随温度降低而减小。1919H.K.OnnesH.K.Onnes发觉汞冷到低于发觉汞冷到低于发觉汞冷到低于发觉汞冷到低于4.24.2KK时，其电阻突然消时，其电阻突然消时，其电阻突然消时，其电阻突然消失失失失,导电性差不多是无限大导电性差不多是无限大导电性差不多是无限大导电性差不多是无限大,这种性质称为这种性质称为这种性质称为这种性质称为超导电性超导电性超导电性超导电性。含有超导性质物体称为含有超导性质物体称为含有超导性质物体称为含有超导性质物体称为超导体超导体超导体超导体。超导体电阻突然消失时温度称为超导体电阻突然消失时温度称为超导体电阻突然消失时温度称为超导体电阻突然消失时温度称为临界温度临界温度临界温度临界温度(T T0 0)。超导超导超导超导体电阻为零，也就是电流在超导体中经过时没有任何体电阻为零，也就是电流在超导体中经过时没有任何体电阻为零，也就是电流在超导体中经过时没有任何体电阻为零，也就是电流在超导体中经过时没有任何损失。损失。损失。损失。第20页金属物理性质超导材料大致可分为纯金属、合金和化合物三类超导材料大致可分为纯金属、合金和化合物三类超导材料大致可分为纯金属、合金和化合物三类超导材料大致可分为纯金属、合金和化合物三类。超导材料能够制成大功率超导发电机、磁流发电机、超导材料能够制成大功率超导发电机、磁流发电机、超导材料能够制成大功率超导发电机、磁流发电机、超导材料能够制成大功率超导发电机、磁流发电机、超导储能器、超导电缆、超导磁悬浮列车等。超导储能器、超导电缆、超导磁悬浮列车等。超导储能器、超导电缆、超导磁悬浮列车等。超导储能器、超导电缆、超导磁悬浮列车等。4、金属延展性：、金属延展性：金属有延性，能够抽成细丝。比如金属有延性，能够抽成细丝。比如最细白金丝直径为最细白金丝直径为1/5000mm。金属又有展性，能够压成薄金属又有展性，能够压成薄片，比如最薄金箔，可达片，比如最薄金箔，可达1/10000mm厚。厚。5、金属密度：、金属密度：锂、钠、钾锂、钠、钾比水轻，比水轻，锇锇、铁等比水重。、铁等比水重。6、金属硬度：普通较大，但它们之间有很大差异。有、金属硬度：普通较大，但它们之间有很大差异。有坚硬坚硬,如如铬铬、钨等；有些软、钨等；有些软,可用小刀切割如可用小刀切割如钠钠、钾钾等。等。金属钠金属钠第21页金属物理性质7 7、金属熔点：金属熔点普通较高，但高低差异较大。、金属熔点：金属熔点普通较高，但高低差异较大。、金属熔点：金属熔点普通较高，但高低差异较大。、金属熔点：金属熔点普通较高，但高低差异较大。最难熔是钨，最易熔是汞最难熔是钨，最易熔是汞最难熔是钨，最易熔是汞最难熔是钨，最易熔是汞、铯和镓铯和镓铯和镓铯和镓。汞在常温下是液。汞在常温下是液。汞在常温下是液。汞在常温下是液体，铯和镓在手上受热就能熔化。体，铯和镓在手上受热就能熔化。体，铯和镓在手上受热就能熔化。体，铯和镓在手上受热就能熔化。8 8、金属玻璃、金属玻璃、金属玻璃、金属玻璃(非晶态金属非晶态金属非晶态金属非晶态金属)：将一些金属熔融后：将一些金属熔融后：将一些金属熔融后：将一些金属熔融后,以以以以极快速度淬冷。因为冷却速度极快极快速度淬冷。因为冷却速度极快极快速度淬冷。因为冷却速度极快极快速度淬冷。因为冷却速度极快,高温时金属原子无高温时金属原子无高温时金属原子无高温时金属原子无序状态被序状态被序状态被序状态被“冻结冻结冻结冻结”,”,不能形成密堆积结构，得到与玻璃不能形成密堆积结构，得到与玻璃不能形成密堆积结构，得到与玻璃不能形成密堆积结构，得到与玻璃类似结构物质类似结构物质类似结构物质类似结构物质,故称为金属玻璃。故称为金属玻璃。故称为金属玻璃。故称为金属玻璃。金属玻璃金属玻璃金属玻璃金属玻璃同时含有高强度和高韧性、优良耐腐蚀性同时含有高强度和高韧性、优良耐腐蚀性同时含有高强度和高韧性、优良耐腐蚀性同时含有高强度和高韧性、优良耐腐蚀性和良好磁学性能和良好磁学性能和良好磁学性能和良好磁学性能，所以它有许多主要用途。所以它有许多主要用途。所以它有许多主要用途。所以它有许多主要用途。经典金属玻璃有两大类：经典金属玻璃有两大类：经典金属玻璃有两大类：经典金属玻璃有两大类：一类是过渡金属与一些非一类是过渡金属与一些非一类是过渡金属与一些非一类是过渡金属与一些非金属形成合金；另一类是过渡金属间组成合金。金属形成合金；另一类是过渡金属间组成合金。金属形成合金；另一类是过渡金属间组成合金。金属形成合金；另一类是过渡金属间组成合金。第22页金属物理性质9 9、金属内聚力、金属内聚力、金属内聚力、金属内聚力:所谓内聚力就是物质内部质所谓内聚力就是物质内部质所谓内聚力就是物质内部质所谓内聚力就是物质内部质点间相互作用力点间相互作用力点间相互作用力点间相互作用力,也就是金属键强度，即核和也就是金属键强度，即核和也就是金属键强度，即核和也就是金属键强度，即核和自由电子间引力。金属内聚力能够用它升华热自由电子间引力。金属内聚力能够用它升华热自由电子间引力。金属内聚力能够用它升华热自由电子间引力。金属内聚力能够用它升华热衡量。衡量。衡量。衡量。金属键强度（用升华热度量）主要决定于金属键强度（用升华热度量）主要决定于金属键强度（用升华热度量）主要决定于金属键强度（用升华热度量）主要决定于(1)(1)原子大小，随原子大小，随原子大小，随原子大小，随原子半径增大升华热减小原子半径增大升华热减小原子半径增大升华热减小原子半径增大升华热减小；(2)(2)价电子数增加，升华热随之增加价电子数增加，升华热随之增加价电子数增加，升华热随之增加价电子数增加，升华热随之增加。因为金属是含有原子、离子和电子不能分立因为金属是含有原子、离子和电子不能分立因为金属是含有原子、离子和电子不能分立因为金属是含有原子、离子和电子不能分立原子集团，所以金属在普通溶剂中不溶解。但原子集团，所以金属在普通溶剂中不溶解。但原子集团，所以金属在普通溶剂中不溶解。但原子集团，所以金属在普通溶剂中不溶解。但可溶于含有金属性溶剂中可溶于含有金属性溶剂中可溶于含有金属性溶剂中可溶于含有金属性溶剂中(如如如如汞汞汞汞)。另外。另外。另外。另外熔融状熔融状熔融状熔融状态锌也是许多金属主要溶剂态锌也是许多金属主要溶剂态锌也是许多金属主要溶剂态锌也是许多金属主要溶剂。许多过渡元素含有很高许多过渡元素含有很高许多过渡元素含有很高许多过渡元素含有很高升华热升华热升华热升华热，因为它们有，因为它们有，因为它们有，因为它们有较多可供金属原子成键较多可供金属原子成键较多可供金属原子成键较多可供金属原子成键d d电子。电子。电子。电子。第23页金属化学性质多数金属元素原子最外层只有多数金属元素原子最外层只有多数金属元素原子最外层只有多数金属元素原子最外层只有3 3个以下电子，个以下电子，个以下电子，个以下电子，过渡金属还能失去部分次外层过渡金属还能失去部分次外层过渡金属还能失去部分次外层过渡金属还能失去部分次外层d d电子。电子。电子。电子。金属通常易失去电子，表现出较强还原性。金属通常易失去电子，表现出较强还原性。金属通常易失去电子，表现出较强还原性。金属通常易失去电子，表现出较强还原性。但各种金属原子失去电子难易程度差异很大，但各种金属原子失去电子难易程度差异很大，但各种金属原子失去电子难易程度差异很大，但各种金属原子失去电子难易程度差异很大，所以，金属还原性强弱也大不相同。所以，金属还原性强弱也大不相同。所以，金属还原性强弱也大不相同。所以，金属还原性强弱也大不相同。在气相中金属原子失去电子难易用电离势数在气相中金属原子失去电子难易用电离势数在气相中金属原子失去电子难易用电离势数在气相中金属原子失去电子难易用电离势数值大小来衡量。在水溶液中金属失去电子能力值大小来衡量。在水溶液中金属失去电子能力值大小来衡量。在水溶液中金属失去电子能力值大小来衡量。在水溶液中金属失去电子能力大小就要用标准电极电势数值来衡量。大小就要用标准电极电势数值来衡量。大小就要用标准电极电势数值来衡量。大小就要用标准电极电势数值来衡量。第24页金属化学性质一、金属与非金属反应一、金属与非金属反应一、金属与非金属反应一、金属与非金属反应位于金属活动次序表前面一些金属很与氧化合形成位于金属活动次序表前面一些金属很与氧化合形成位于金属活动次序表前面一些金属很与氧化合形成位于金属活动次序表前面一些金属很与氧化合形成氧化物，钠、钾氧化很快，铷、铯会发生自燃。氧化物，钠、钾氧化很快，铷、铯会发生自燃。氧化物，钠、钾氧化很快，铷、铯会发生自燃。氧化物，钠、钾氧化很快，铷、铯会发生自燃。位于金属活动次序表后面一些金属，如铜、汞等必位于金属活动次序表后面一些金属，如铜、汞等必位于金属活动次序表后面一些金属，如铜、汞等必位于金属活动次序表后面一些金属，如铜、汞等必须在加热情况下才能与氧化合，而银、金即使在炽热须在加热情况下才能与氧化合，而银、金即使在炽热须在加热情况下才能与氧化合，而银、金即使在炽热须在加热情况下才能与氧化合，而银、金即使在炽热情况下也极难与氧等非金属化合。情况下也极难与氧等非金属化合。情况下也极难与氧等非金属化合。情况下也极难与氧等非金属化合。如铝、铬形成致密氧化膜，预防金属继续被氧化，如铝、铬形成致密氧化膜，预防金属继续被氧化，如铝、铬形成致密氧化膜，预防金属继续被氧化，如铝、铬形成致密氧化膜，预防金属继续被氧化，即钝化。即钝化。即钝化。即钝化。在空气中铁表面生成氧化物结构疏松，所以，铁在在空气中铁表面生成氧化物结构疏松，所以，铁在在空气中铁表面生成氧化物结构疏松，所以，铁在在空气中铁表面生成氧化物结构疏松，所以，铁在空气中易被腐蚀。空气中易被腐蚀。空气中易被腐蚀。空气中易被腐蚀。第25页金属化学性质二、金属与水、酸反应二、金属与水、酸反应二、金属与水、酸反应二、金属与水、酸反应在常温下纯水在常温下纯水在常温下纯水在常温下纯水 HH+=10=10-7-7molLmolL-1-1，其其其其 HH+/H/H2 2=-0.41V=-0.41V。所所所所以以以以,-0.41-0.41V V金属都可能与水反应。金属都可能与水反应。金属都可能与水反应。金属都可能与水反应。钠、钾与水猛烈反应。钙与水作用比较缓解，镁只钠、钾与水猛烈反应。钙与水作用比较缓解，镁只钠、钾与水猛烈反应。钙与水作用比较缓解，镁只钠、钾与水猛烈反应。钙与水作用比较缓解，镁只能与沸水起反应，铁则须在炽热状态下与水蒸气发生能与沸水起反应，铁则须在炽热状态下与水蒸气发生能与沸水起反应，铁则须在炽热状态下与水蒸气发生能与沸水起反应，铁则须在炽热状态下与水蒸气发生反应。如镁等与水反应生成氢氧化物不溶于水反应。如镁等与水反应生成氢氧化物不溶于水反应。如镁等与水反应生成氢氧化物不溶于水反应。如镁等与水反应生成氢氧化物不溶于水,覆盖在覆盖在覆盖在覆盖在金属表面金属表面金属表