2015-2016《金属晶体的原子堆积模型》导学案教学文稿
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3.密置层的原子按上述 体心立方堆积的方式堆积,会得到两种基本堆积方式——六方最密堆积和面 心立方最密堆积;密置层按 ABAB……的方式堆积,得到 六方最密堆积,如图(镁型);密置层按 ABCABC…… 的方式堆积,得到 面心立方最密堆积,如图(铜型);这两种堆积方式都是金属晶体的最密堆积,配位数均为
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第 2 课时 金属晶体的原子堆积模型
1.了解金属晶体内原子在二维空间里的几种排列方式。 2.知道金属晶体在三维空间里的基本堆积方式。 3.了解常见金属晶体的晶胞结构,加强动手能力和空间想象力。
1.金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上(即二维空间里),可有两种方式:
图(a)表示①非密置层,配位数为②4 ;图(b)表示③密置层,配位数为④6 。 2.将非密置层一层一层地在三维空间里堆积,有两种方式 (1)简单立方堆积 非密置层金属原子在⑤同一直线上堆积,形成的晶胞是一个⑥立方体,每个晶胞含⑦1 个原子,被称为 ⑧简单立方体堆积,如图(c)所示,这种堆积方式的空间利用率⑨太低,只有金属钋(Po)采取这种堆积方式。
下一个原子?
4.金属晶体采用密堆积的原因是什么?
探究 1:金属的立方堆积模型
钾型晶体结构如图所示,关于钾型晶体结构的叙述中正确的是( )。 A.是密置层的一种堆积方式 B.晶胞是六棱柱 C.每个晶胞内含 2 个原子 D.每个晶胞内含 9 个原子 1.体心立方中哪些原子相互接触? 精品文档
精品文档 2.设原子半径为 r,则体心立方体的边长为多少? 3.体心立方中为什么顶角原子不相互接触?
2 顶角 中心 体心立方 碱金属 体心立方 六方 面心立方 12 不同
基础学习交流 1.密置层空间利用率高。 2.不能;当给金属晶体施加外力时,虽然晶体中各原子层发生相对滑动,但金属原子的排列方式不会改变,所以非密置层不 能转化成密置层。 3.不能。 4.由于金属键没有饱和性和方向性,金属原子能从各个方向相互靠近,导致金属晶体最常见的结构形式是堆积密度大,原子 配位数高,能充分利用空间。 重点难点探究 探究 1: 互动探究 C 【解析】钾型晶体的晶胞为体心立方,是非密置层的一种堆积方式,其中 8 个顶点和体心处各有一个原子,晶胞内含有 8× +1=2 个原子。 探究拓展 1.体心原子与顶角原子相互接触。 2.体对角线为 4r,设边长为 a,则 4r= a,a= 。 3.顶角原子间距( )大于两原子半径之和(2r)。 探究体验 B 【解析】金属晶体的六方最密堆积结构形式的晶胞是平行六面体,有 8 个顶点和 1 个内部原子,用均摊法计算得出晶胞中 只含有 2 个原子。 探究 2: 互动探究 74%
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A.10
B.18
C.24
D.14
3.金属原子在二维空间里的放置有下图所示的两种方式,下列说法中正确的是( )。
A.图(a)为非密置层,配位数为 6 B.图(b)为密置层,配位数为 4 C.图(a)在三维空间里堆积可得镁型和铜型 D.图(b)在三维空间里堆积仅得简单立方
4.金属晶体中,最常见的三种堆积方式为:
12,空间利用率均为 74%,但所得晶胞的形式 不同。
1.金属晶体中平面堆积模型有非密置层和密置层两种方式,这两种堆积方式哪一种空间利用率高?
2.如果给金属晶体施加外力,非密置层能否转化成密置层?为什么? 精品文档
精品文档 3.体心立方堆积的晶胞是个立方体。如果原来的非密置层上的原子保持紧密接触,立方体中心能否容得
①配位数为 8 的
堆积;
②配位数为
的镁型堆积;
③配位数为
的铜型堆积。
其中
和
空间原子利用率相等,
以 ABAB……方式堆积,
以
AБайду номын сангаасCABC……方式堆积。
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参考答案
知识体系梳理 ①非密置层 ②4 ③密置层 ④6 ⑤同一直线 ⑥立方体 ⑦1 ⑧简单立方体 ⑨太低 ⑩下层的金属原子形成的 凹穴 稍稍分离
A.3∶2∶1 B.11∶8∶4 C.9∶8∶4 D.21∶14∶9
1.关于铜晶体的堆积方式说法正确的是( )。 A.按“ABABAB……”方式堆积,配位数为 12 B.按“ABABAB……”方式堆积,配位数为 8 C.简单立方堆积,配位数为 6 D.按“ABCABC……”方式堆积,配位数为 12
2.石墨晶体是层状结构,在每一层内,每个碳原子都跟其他 3 个碳原子相结合,下图是其晶体结构的俯视图,则 图中 7 个六元环完全占有的碳原子数是( )。 精品文档
(2)体心立方堆积 图(c)非密置层上层金属原子填入⑩下层的金属原子形成的凹穴中,并使非密置层的原子 稍稍分离,每 层均照此堆积,如图(d)所示。
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这种堆积方式所得的晶胞是一个含 2 个原子的立方体,一个原子在立方体的 顶角,另一个原子在立 方体的 中心,称为 体心立方堆积。这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高,许多金属是这种堆 积方式,如 碱金属。
为
。
1.空间利用率指什么?
2.按密致层与非密致层分别堆积而成的晶体,哪一种空间利用率高?
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精品文档 3.面心立方晶胞中,哪些原子紧密接触?
金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式:六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积,如图(a)(b)(c)分 别代表这三种晶胞的结构,其晶胞内金属原子个数比为( )。
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精品文档 【解析】依题意画出侧面图,设正立方体边长为 a,则体积为 a3。 原子半径 r= ; 每个正立方体包括金属原子数为 8× +6× =4; 球体体积为 4× π×( a)3=0.74a3;
空间利用率为
×100%=74%。
探究拓展 1.晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分比。 2.按密致层堆积而成的晶体。 3.面心原子与顶角原子。 探究体验 A
关于金属晶体的六方最密堆积的结构形式的叙述正确的是( )。
A.晶胞是四面体
B.晶胞是六面体
C.每个晶胞中含 4 个原子 D.每个晶胞中含 17 个原子
探究 2:金属的最密堆积模型
某些金属晶体(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式紧密堆积,即在晶体结构中可以划出一块正立方
体的结构单元,金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上,则这类金属晶体中原子的空间利用率
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第 2 课时 金属晶体的原子堆积模型
1.了解金属晶体内原子在二维空间里的几种排列方式。 2.知道金属晶体在三维空间里的基本堆积方式。 3.了解常见金属晶体的晶胞结构,加强动手能力和空间想象力。
1.金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上(即二维空间里),可有两种方式:
图(a)表示①非密置层,配位数为②4 ;图(b)表示③密置层,配位数为④6 。 2.将非密置层一层一层地在三维空间里堆积,有两种方式 (1)简单立方堆积 非密置层金属原子在⑤同一直线上堆积,形成的晶胞是一个⑥立方体,每个晶胞含⑦1 个原子,被称为 ⑧简单立方体堆积,如图(c)所示,这种堆积方式的空间利用率⑨太低,只有金属钋(Po)采取这种堆积方式。
下一个原子?
4.金属晶体采用密堆积的原因是什么?
探究 1:金属的立方堆积模型
钾型晶体结构如图所示,关于钾型晶体结构的叙述中正确的是( )。 A.是密置层的一种堆积方式 B.晶胞是六棱柱 C.每个晶胞内含 2 个原子 D.每个晶胞内含 9 个原子 1.体心立方中哪些原子相互接触? 精品文档
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2 顶角 中心 体心立方 碱金属 体心立方 六方 面心立方 12 不同
基础学习交流 1.密置层空间利用率高。 2.不能;当给金属晶体施加外力时,虽然晶体中各原子层发生相对滑动,但金属原子的排列方式不会改变,所以非密置层不 能转化成密置层。 3.不能。 4.由于金属键没有饱和性和方向性,金属原子能从各个方向相互靠近,导致金属晶体最常见的结构形式是堆积密度大,原子 配位数高,能充分利用空间。 重点难点探究 探究 1: 互动探究 C 【解析】钾型晶体的晶胞为体心立方,是非密置层的一种堆积方式,其中 8 个顶点和体心处各有一个原子,晶胞内含有 8× +1=2 个原子。 探究拓展 1.体心原子与顶角原子相互接触。 2.体对角线为 4r,设边长为 a,则 4r= a,a= 。 3.顶角原子间距( )大于两原子半径之和(2r)。 探究体验 B 【解析】金属晶体的六方最密堆积结构形式的晶胞是平行六面体,有 8 个顶点和 1 个内部原子,用均摊法计算得出晶胞中 只含有 2 个原子。 探究 2: 互动探究 74%
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A.10
B.18
C.24
D.14
3.金属原子在二维空间里的放置有下图所示的两种方式,下列说法中正确的是( )。
A.图(a)为非密置层,配位数为 6 B.图(b)为密置层,配位数为 4 C.图(a)在三维空间里堆积可得镁型和铜型 D.图(b)在三维空间里堆积仅得简单立方
4.金属晶体中,最常见的三种堆积方式为:
12,空间利用率均为 74%,但所得晶胞的形式 不同。
1.金属晶体中平面堆积模型有非密置层和密置层两种方式,这两种堆积方式哪一种空间利用率高?
2.如果给金属晶体施加外力,非密置层能否转化成密置层?为什么? 精品文档
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①配位数为 8 的
堆积;
②配位数为
的镁型堆积;
③配位数为
的铜型堆积。
其中
和
空间原子利用率相等,
以 ABAB……方式堆积,
以
AБайду номын сангаасCABC……方式堆积。
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参考答案
知识体系梳理 ①非密置层 ②4 ③密置层 ④6 ⑤同一直线 ⑥立方体 ⑦1 ⑧简单立方体 ⑨太低 ⑩下层的金属原子形成的 凹穴 稍稍分离
A.3∶2∶1 B.11∶8∶4 C.9∶8∶4 D.21∶14∶9
1.关于铜晶体的堆积方式说法正确的是( )。 A.按“ABABAB……”方式堆积,配位数为 12 B.按“ABABAB……”方式堆积,配位数为 8 C.简单立方堆积,配位数为 6 D.按“ABCABC……”方式堆积,配位数为 12
2.石墨晶体是层状结构,在每一层内,每个碳原子都跟其他 3 个碳原子相结合,下图是其晶体结构的俯视图,则 图中 7 个六元环完全占有的碳原子数是( )。 精品文档
(2)体心立方堆积 图(c)非密置层上层金属原子填入⑩下层的金属原子形成的凹穴中,并使非密置层的原子 稍稍分离,每 层均照此堆积,如图(d)所示。
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这种堆积方式所得的晶胞是一个含 2 个原子的立方体,一个原子在立方体的 顶角,另一个原子在立 方体的 中心,称为 体心立方堆积。这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高,许多金属是这种堆 积方式,如 碱金属。
为
。
1.空间利用率指什么?
2.按密致层与非密致层分别堆积而成的晶体,哪一种空间利用率高?
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精品文档 3.面心立方晶胞中,哪些原子紧密接触?
金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式:六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积,如图(a)(b)(c)分 别代表这三种晶胞的结构,其晶胞内金属原子个数比为( )。
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精品文档 【解析】依题意画出侧面图,设正立方体边长为 a,则体积为 a3。 原子半径 r= ; 每个正立方体包括金属原子数为 8× +6× =4; 球体体积为 4× π×( a)3=0.74a3;
空间利用率为
×100%=74%。
探究拓展 1.晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分比。 2.按密致层堆积而成的晶体。 3.面心原子与顶角原子。 探究体验 A
关于金属晶体的六方最密堆积的结构形式的叙述正确的是( )。
A.晶胞是四面体
B.晶胞是六面体
C.每个晶胞中含 4 个原子 D.每个晶胞中含 17 个原子
探究 2:金属的最密堆积模型
某些金属晶体(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式紧密堆积,即在晶体结构中可以划出一块正立方
体的结构单元,金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上,则这类金属晶体中原子的空间利用率