[趣味问题讨论]原子分子如何排列物体更致密坚硬

ysr

如图，
大圆与小圆代表不同的原子，这样排列可使缝隙空间更小，所以更致密和坚硬，大小原子的比大致是1/1，
   钢铁为何坚硬，大概就是因为其中部分结构达到如图的排列方式，如何全部达到，物理条件就不知道了，仅讨论数学问题，
   钢要达到这样结构，碳和铁的原子个数比为1/1，质量比为12/56，着是纯数学的理论！
   金的原子比较大，与其他小原子组成的合金可能也能构成此类结构，那是坚硬的不容易分割的金子，实验昂贵，不要做，据说隋朝好汉秦琼的兵器就是这样的合金，没见过！
   分子能否构成这样的结构呢？如水分子，当然其中氢与氧原子个数比为2/1，也许在1个缝隙中，在特定条件下，可以放2个氢原子，而达到这个结构，那可真是透明固体，是货真价实的“水晶”！
   自然界可能有这样的物体，如钻石，为何坚硬？可能就是碳原子最外层4个电子与相邻的原子构成的共用电子对，恰好填补了缝隙，使结构致密坚硬！
    欢迎批评指导！

cysa

如钻石，为何坚硬？可能就是碳原子最外层4个电子与相邻的原子构成的共用电子对，恰好填补了缝隙，使结构致密坚硬！http://www.gw9999.com

moranhuishou

下面引用由ysr在 2012/06/27 01:28pm 发表的内容：
金的原子比较大，与其他小原子组成的合金可能也能构成此类结构，那是坚硬的不容易分割的金子，实验昂贵，不要做，据说隋朝好汉秦琼的兵器就是这样的合金，没见过！

先生大概弄错了，黄金不是坚硬而是很软的，用牙齿就可以轻轻咬的动。
而合金中的“金”一般不是指的黄金而是别的金属，如碳，镍，铝等等。

ysr

纯黄金是软的，其合金可以是硬的，没有试过，没钱买黄金，各种金属都可有其合金！

moranhuishou

“合金”二字的“金”不是指黄金，而更多的是指别的“金属元素”，如铝合金、铁镍合金、铜锡合金等等。
黄金的贵重在于其很好的延展性（它可以制成比纸还薄的金帛而不断裂），很好的抗氧化性（不会“生锈”，不怕火烧）。

ysr

黄金和白金都耐腐蚀，不易氧化，但硬度不同，都很稀少，故贵，此问题不拿来实验，我已以碳钢为例，不谈黄金了，其他1切合金也许可以实验，但我是外行，只谈数学！

任在深

下面引用由moranhuishou在 2012/06/27 06:05pm 发表的内容：
先生大概弄错了，黄金不是坚硬而是很软的，用牙齿就可以轻轻咬的动。
而合金中的“金”一般不是指的黄金而是别的金属，如碳，镍，铝等等。

瞎鸡巴说！
    高碳钢，锰钢，白金刚，，，知道吗？

ysr

谢谢各位先生关注！以下为刚查的资料：
物理性质
　　1.颜色：金黄色之美可与太阳相比。当金被熔化时发出的蒸汽是绿色的；冶炼过程中它的金粉通常是啡色； 若将它铸成薄薄的一片，它更可以传送绿色的光线。 　　2.延展性：异常的强。1盎司的金可以拉成50里长，其延展性令它易于铸造，是制造首饰的佳选。金是众金属中拉力最强的。 　　3.可锻性：首屈一指。可以造成极薄易于卷起的金片。1盎司重的金可以锤薄至400万分之1呎厚及100平方呎面积大。古代人将它锤成薄片，来扑成庙宇和皇宫上面做装饰。据说1盎司的金可以用来铺满一所屋子的顶盖。如果你有机会游览这些古庙可要留意或会有免费金片跌在你的头上呢！ 　　黄金的颜色为金黄色，金属光泽，无解理。硬度2-3，纯金19.3，熔点1064.4℃；具良好的延展性，能压成薄箔，具极高的传热性和导电性，纯金是最好的电子导体材料。
在门捷列夫周期表中金的原子序数为79，即金的原子核含有79个质子，
黄金是一种很柔软的金属，但不及铅和锡两种金属，在纯金上用指甲可划出痕迹，这种柔软性使黄金非常易于加工，然而这一点对装饰品的制造者来说，又很不理想，因为这样很容易使装饰品蹭伤，使其失去光泽以至影响美观。所以在用黄金制作首饰时，一般都要添加铜和银，以提高其硬度。 　　黄金易锻造、易延展，可碾成厚度为0.001毫米的透明和透绿色的金箔。0.5克的黄金可拉成160米长的金丝。

ysr

金能与许多金属形成合金，原因是这些金属的原子半径与金的原子半径非常接近；金的原子半径等于1.46埃；铋1.46埃；银1.44埃；铂1.39埃。因此金可以形成金银合金、金铜合金、金铂合金、金钯合金等，这些合金并不是化合物，而是固熔体。合金中的所有金属都比其纯金属熔点低，假如把金加热到接近熔点，金就可以象铁一样熔接，纤细的金粒可熔结成金块。（l埃=0.0000000l厘米） 　　金粉在温度较低的情况下，必须加压才能熔接在一起。 　　金与其他金属在一起熔化，不仅可降低其熔点，而且还能改变金本身的机械性能。含银和铜可明显地提高金的硬度；含砷、铅、铂、银、铋、碲能使金变脆，铅在这方面的特点就更为突出，仅含铅1%的合金，如果冲压一下，就会变成碎块，纯金中含0.01%的铅，它的良好可锻性就将完全丧失。 　　金有吸收x射线的本领。 　　金被列入化合物的行列中，也像规定贵金属族一样，是很勉强的，但它毕竟能与某些元素相互作用。特别是与卤素（氯、溴、碘）化合物生成AuCl或AuC13等。金同样能与氰化物、汞和碲化合。事实上，在自然界中只存在金与碲的化合物，金与汞的化合物极少。所有其他化合物都是用人工制得的，用人工方法还可以制得“雷金”—（Au(NH)3(CH)3），“雷金”在冲击或加热时容易爆炸。 　　金虽然很难溶解，但仍能溶解在某些溶液中。在含有氯、硫酸或腐蚀酸的水中也可以溶解少量的金。在王水，以及在氰化物稀溶液中，以离子态大量溶解。 　　金的结晶属等轴晶系。晶体的形状常呈立方体或八面体。晶体经溶化后再凝结时，呈不规则的多角形。冷却得越慢，晶体就越大。

金（过渡金属），黄金代码是XAU_USD，XAU是化学元素代码 晶体结构：面心立方体结构 　　原子量：196.96654 　　壳结构：2,8,18,32,18,1 　　电子排布：[Xe] 4f14 5d10 6s1 　　化合价：1，3
熔点：1064.43℃ 　　沸点：2808℃ 　　电负性：2.54
共价半径：1.34A  黄金金条
离子半径：0.85 (+3) A 　　原子半径：1.79A
原子体积：10.2cc/mol 　　第一级电离电势：9.2257 V 　　第二级电离电势：20.521 V 　　氧化状态：（3),1 　　293K时的密度：19.32g/cc
比热容：0.128J/gK 　　汽化热：334.4kJ/mol 　　熔解热：12.55kJ/mol 　　电导率：0.452X10^6/cm·Ω 　　热传导系数：3.17W/cmK 　　弹性系数：78.3 X10E3 MPa 　　热膨胀系数：14.2X10^(-6)/K 　　晶格参数：4.0786A 　　摩氏硬度：2.5

金在地壳中的平均含量为约1亿分之1.1(0.0011PPm），在海水中的含量约为1000亿分之1(0.00001PPm），由于几亿年至几十亿年的地壳运动和地质变化使金元素富集成金矿床，一般工业价值的金矿中金的品位在2-3克/吨，富矿有5-50克/吨，特富矿50-500克/吨，还有块金，单块最小的十几克，最大的几十公斤，罕见的大块金几百公斤，因有的形似狗头，俗称狗头金，印度科学家曾发现过二块近2.5吨的狗头金；贫矿在0.1-1克/吨，在目前的选冶技术水平0.5克/吨以上就有工业开采价值。 　　自然界纯金极少，常含银、铜、铁、钯、铋、铂、镍、碲、硒、锇等伴生元素，自然金中含银15%以上者称银金矿、含铜20%以上者称铜金矿、含钯5-11%者称钯金矿、含铋4%以上者称铋金矿。 　　金具有亲硫性，常与硫化物如黄铁矿、毒砂、方铅矿、辉锑矿等密切共生；易与亲硫的银、铜等元素形成金属互化物。

主要功能
　　1．用作国际储备 　　2．保值功能 　　3．避险功能 　　4．用作珠宝装饰 　　5．工业技术上的应用

用"k金"表示黄金的纯度：在理论上我们把含量100%的金称为24K；所以计算方法为100/24（括号内为国家标准）：国家标准GB11887-89规定，每k（英文carat、德文karat的缩写，常写作"k"）含金量为4.166666%， 　　9k=100/24*9=37.5% （375‰） 　　14k=100/24*14=58.333%（585‰） 为方便标识，把它定在58.5% 　　18k=100/24*18=75%（750‰） 　　22k=100/24*22=91.666666%（916‰） 为方便标识，把它定在91.6% 　　在理论上100%的金才能称为24K金，但在现实中不可能有100%的黄金，所以中国规定：含量达到99.6%以上（含99.6%）的黄金才能称为24K金，这几种K金含量为首饰的通用规格，国家规定低于9K的黄金首饰不能称之为黄金首饰.。 用文字表达黄金的纯度：有的金首饰上打有文字标记，其规定为：足金--含金量不小于990‰ ，千足金—含金量大于999‰。 　　中国对黄金制品印记和标识牌有规定，一般要求有生产企业代号、材料名称、含量印记等，无印记为不合格产品。国际上也是如此。但对于一些特别细小的制品也允许不打标记。

任在深

碳→石墨→金刚石！都是碳的同素异构体！
但是由于碳原子的结构不同，硬度就不同！