金属晶体.ppt

配位数 = 6 空间利用率 = 52.36% 配位数 = 8 空间利用率 = 68.02% 配位数 = 12 空间利用率 = 74.05% 配位数 = 12 空间利用率 = 74.05%27
晶胞中金属原子数目的计算(平均值)
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顶点占1/8
棱上占1/4
面心占1/2 体心占1
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晶胞结构如图所示，则顶点上原子被___1_2__ 个晶胞共有,侧棱上的原子被___6____个晶胞所 共有，顶面棱上的原子被____4___个晶胞所共
阅读教科书P34的化学史话 人类对晶体结构的认识
6
原子的密堆积方式
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密堆积的定义
密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力 等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子 总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆 积密度最大的那些结构。
密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能尽 可能降低，而结构稳定。
(3)六方晶胞：
在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的 为2个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。
微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：
顶点----1/8 棱----1/4 面心----1/2 体心----1
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合金
(1)定义：把两种或两种以上的金属(或金
机械加工性能。
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练习
1. 右图是钠晶体的晶胞结构， 则晶胞中的原子数是8×1/8 +1.=2
钠晶体的晶胞
如某晶体是右图六棱柱状晶胞， 则晶胞中的原子数是12×1/6+2.×1/2 + 3 = 6
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练习
2. 最近发现一种由某金属原子M和非金 属原子N构成的气态团簇分子，如图所 示．顶角和面心的原子是M原子，棱的 中心和体心的原子是N原子，它的化学
3
晶胞与晶体 砖块与墙 蜂室与蜂巢
4
说明：
晶体的结构是晶胞在空间连续重 复延伸而形成的。晶胞与晶体的关系 如同砖块与墙的关系。在金属晶体中， 金属原子如同半径相等的小球一样， 彼此相切、紧密堆积成晶体。金属晶 体中金属原子的紧密堆积是有一定规 律的。
5
通常情况下，大多数金属单质及 其合金也是晶体。
这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属 原子形成的凹穴中,得到的是体心立方堆积。
13
14
体心立方堆积 钾型
配位数：8 空间占有率： 68.02%
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思考：密置层的堆积方式有哪些？
第二层 ： 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将 球对准1，3，5 位。 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是一 样的 )
12
6
3
54
12
6
3
54
，
AB
关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种
最紧密的堆积方式。
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Ⅲ.六方堆积
镁、锌、钛等属于六方堆积
第一种： 将第三层球对准第一层的球
A
12
6
3ห้องสมุดไป่ตู้
B
54
A
B
于是每两层形成一个周
A
期，即 AB AB 堆积方式
，形成六方堆积。
上图是此种六方 堆积的前视图
配位数 12 ( 同层 6，上下层各 3 )
1
一、晶体
什么叫晶体?
经过结晶过程而形成的具有规则几何外 形 的固体 。
构成晶体的微粒 离子、分子、原子
离子晶体
晶体类型
分子晶体 原子晶体
金属晶体
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晶体的概念 晶体为什么具有规则的几何外形呢? 构成晶体的微粒有规则排列的结果. 晶胞:反映晶体结构特征的基本重复单位.
晶胞在空间连续重复延伸而形成晶体。
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六方密堆积
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金属晶体的原子空间堆积模型3
六方最密堆积A3：
六方堆积方式的金属晶体： Mg、Zn、Ti
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第三层的另一种排列 方式，是将球对准第一层 的 2，4，6 位，不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。
12
6
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
20
Ⅳ.面心立方堆积金、银、铜、铝等属于面心立方堆积
(1)金晶体每个晶胞中含有 个金原子。
(2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是钢性小球
有
思考:如果晶胞结构为六棱柱,结果如何?
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2.晶胞中微粒数的计算
(1)体心立方：
在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体 心的金属原子全部属于该晶胞。
微粒数为：8×1/8 + 1 = 2
(2)面心立方：
在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的 为2个晶胞共有。
微粒数为：8×1/8 + 6×1/2 = 4
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➢ 二维平面堆积方式
I型
II 型
非密置层
行列对齐四球一空 非最紧密排列
密置层
行列相错三球一空
最紧密排列
9
➢ 三维空间堆积方式
Ⅰ. 简单立方堆积
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1、简单立方堆积 钋PO型
11
形成简单立方晶胞，空间利用率较低52％ ，金 属钋（Po）采取这种堆积方式。
12
Ⅱ. 体心立方堆积N于a体、心K立、方Cr堆、积M。o、W等属
式为( C )
A． M4N4 B．MN
C． M14N13
D．条件不够，无法写出化学式
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金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，即 在立方体的8个顶点各有—个金原子，各个面的中 心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有 (如图)。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗 常数，M表示金的摩尔质量。
我们来加以说明。
C B A
23
面心立方最密堆积分解图
24
镁型，六方堆积
铜型，面心立方堆积 25
简 单 立 方
（
六
方 密 堆
镁 型
积
）
（ 体 心 立钾 方型 堆 积 ）
（
六
方 密 堆
镁 型
积
）
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堆积方式及性质小结
①简单立方堆积
② 体心立方堆积 ——体心立方晶胞
③ 六方堆积 ——六方晶胞 ④面心立方堆积 ——面心立方晶胞
第四层再排 A，于是形成
A
ABC ABC 三层一个周期。
这种堆积方式可划分出面心
C
立方晶胞。
B
12
6
3
54
配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 )
A
C B A 此种立方紧密堆积的前视图21
金属晶体的原子空间堆积模型4
• 面心立方 （铜型）
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ABC ABC 形式的堆积， 为什么是面心立方堆积？
属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物 质叫做合金。
例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜67%、锌 33%）；青铜是铜和锡的合金（含铜78%、锡 22%）；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。故 合金可以认为是具有金属特性的多种元素的混 合物。
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(2) 合金的特性
① 合金的熔点比其成分中金属 低 (低，
高，介于两种成分金属的熔点之间；) ②具有比各成分金属更好的硬度、强度和