金属晶体的原子堆积模型

范德华力 分子 很低
金属键
金属阳离子 和自由电子
差别较大
很小
部分溶于 水导电
Ar、S等
差别较大
导体
Au、Fe、Cu、钢 铁等
一、金属键
1.金属晶体： 金属单质形成的固体。 2.金属晶体的物性
导电，导热，延展性，金属光泽。熔沸 点差异大
3.金属键
金属阳离子和自由电子之间的较强的相互作用 （1） 定义：
金属光泽 由于自由 电子可吸 收所有频 率的光， 然后很快 释放出各 种频率的 光
金属 离子 和自 由电 子
自由电子 在外加电 场的作用 下发生定 向移动
自由电 子与金 属离子 碰撞传 递热量
晶体中各 原子层相 对滑动, 但排列方 式不变
金属晶体结构具有金属光泽和颜色
• 由于自由电子可吸收所有频率的光，然 后很快释放出各种频率的光，因此绝大 多数金属具有银白色或钢灰色光泽。而 某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于 较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊 的颜色。 • 当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取 向杂乱、晶格排列不规则，吸收可见光 后辐射不出去，所以成黑色。
反
馈
练
习
为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降 低，而卤素单质的熔沸点从上到下却升高？
返回
二、 金属晶体的原子堆积模型
三、金属晶体的原子堆积模型
1、几个概念
紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽可 能的相互接近，使它们占有最小的空间 配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微 粒个数 空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积 百分数，用它来表示紧密堆积的程度
三种典型立方晶体结构
简单立方
体心立方
面心立方
金属晶体原子平面排列方式有几种？
探究 2 2 1 A 4 3 1 6 A 4 5 3
配位数为4 非密置层
配位数为6 密置层
非密置层层层堆积情况1： 相邻层原子在同一直线上的堆积
金属晶体的堆积方式──简单立方堆积
简单立方堆积
例：（Po）
配位数：6 晶胞含金属原子数 1
知识回顾：两种晶体类型与性质的比较
晶体类型
概念 作用力 构成微粒 物 理 性 质 实例 熔沸点 硬度 导电性
原子晶体
相邻原子之间以共价 键相结合而成具有空 间网状结构的晶体
分子晶体
金属晶体
分子间以范德 通过金属键形成的 华力相结合而 晶体 成的晶体
共价键 原子 很高 很大 部分为半导体）
金刚石、二氧化硅、 晶体硅、碳化硅
4、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气 态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子 是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子， 它的化学式是 。
解析：由于本题团簇分子指的 是一个分子的具体结构，并不 是晶体中的最小的一个重复单 位，不能采用均摊法分析，所 以只需数出该结构内两种原子 的数目就可以了。答案为： Ti14C13
1 6 5
2
3 4
B
A
B A
于是每两层形成一个 周期，即 AB AB 堆积方 式，形成六方紧密堆积。
六方密堆积
配位数： 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 )
晶胞含金属原子数: 6 金属晶体的堆积方式──镁型
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。
2、钙-钛矿晶胞结构如图所示。观察 钙-钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、 钛、氧的微粒个数比为多少？
3、在碳单质的成员中还有一种混合型晶体 ——石墨，如图所示。它是层状结构，层与层 之间依靠作用力相结合。每层内部碳原子与碳 原子之间靠作用力相结合，其键角为120ْ。分 析图中每个六边形含有 2 个碳原子。
1 5
2
3 4 6
1源自文库
5
2
3 4
5
4
，
思考：对第一、二层来说，第
三层可以最紧密的堆积方式有
A B
几种？
一种是将球对准 第一层的球。
另一种排列方式，是 将球对准第一层的 2 ， 4， 6 位
1 6 5 4
1 6 5
2 3 4
2
3
六方最密堆积
一种是将球对准 第一层的球。
下图是此种六方 紧密堆积的前视图 A
1 6
5
2
3
4
1 6 5
2
3 4 6
1
2
3
面心立方最密堆积
5
4
第四层再排 A，于 是形成 ABC ABC 三 层一个周期。
A
C
B
1 6
5
2
A
3
4
C B
配位数： 12( 同层 6， 上下层各 3 )
A
此种立方紧密堆积的前视图
C B A
面心立方
晶胞含金属原子数: 4 金属晶体的堆积方式──铜型
总 结
非密置层层层堆积情况2： 相邻原子层上层原子填入下层原子的凹穴中
• 体心立方堆积
体心立方堆积
金属晶体的堆积方式──钾 型
配位数：8
晶胞含金属原子数: 2
密置层堆积方式不存在两层原子在同一直线 的情况，只有相邻层紧密堆积方式，类似于钾型。
思考：第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式有几种？
1 6
2 3 6
（2） 构成粒子： 金属阳离子和自由电子
（3）.“电子气”理论 金属原子脱落下来的价电子形成遍
布整块晶体的“电子气”，被所有 原子共用，从而把所有的原子维系 在一起。 （4）存在 金属单质或合金
（5）.金属键强弱的判断：阳离子所带电荷多、半径小，
金属键强，熔沸点高。
电子其理论与金属性质的关系
导电性 导热性 延展性
堆积模 型 采纳这种堆积的典 空间利 用率 型代表 配位数 晶胞
简单 立方 钾型 镁型 铜型
Po Na K Fe Mg Zn Ti Cu Ag Au
52% 68% 74% 74%
6 8 12 12
思考：4中模型单位体积容纳原子数大小关系？
•再见
1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞,可推 知：甲晶体中A与B的离子个数比 为 1：1 ；乙晶体的化学式为 C2D ； EF 丙晶体的化学式为______ ；丁晶体的化 XY3Z 。 学式为______
5、过渡型晶体 范德华力 在石墨晶体中，层与层之间是以 结合，同一 层内C原子与C原子以 共价键 结合成平面网状结构， 故石墨为混合型晶体或过渡型晶体。 在同一层中，每个C原子与 3 个C原子形成C-C 键，键角为120° ，其中最小的环为六 元环，每个C 原子被 3 个六元环共有，每个C-C键被 2 个六元环 共有；每个六元环拥有的C原子数为2 _，拥有的C-C 键数为__ 3 ，则C原子数 2:3 。 与C-C键数之比为_____
• 6.食盐晶体如右图所示。在晶体中， 表示Na+， 表示Cl。已知食盐的密度为 g / cm3，NaCl摩 尔质量M g / mol，阿伏加德罗常数为N，则在食 盐晶体里Na+和Cl的间距大约是
A
3
2M N
cm
B
3
M 2 N
cm
cm
B
2N C3 M cm
D 3
M 8 N