金属晶体课件

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。
(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、强度和机械 加工性能。
密置层：3个小球形成一个三角形空隙，两 种空隙。
一种： △
另一种： ▽
密置堆积 第一层 ：
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。
金属晶体课件
3、晶胞：
（1）定义： 晶胞是能够反映晶体结构特征的基本重复单位。
（2）与晶体的关系： 晶体是由一个个的晶胞在空间连续重复延伸而
构成的。
晶胞与晶体
砖块与墙
通常情况下，大多数金属单质及其合金也是晶体。
二、金属晶体： 1、定义：金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶 体。 2、构成微粒：金属原子 3、晶体中的作用力：金属键
III.六方堆积
镁、锌、钛等
第一种： 将第三层球对准第一层的球
A
12
6
3
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
六方最密堆积分解图
配位数 12 ( 同层 6，上下层各 3 )
IV. ABCABC…堆积方式
第三层小球对准第一层小球空穴的2、4、6位。
面心占1/2 体心占1
（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
(3)六方晶胞：
Ⅰ. 简单立方堆积
形成简单立方晶胞，配位数为6，为非密置堆积，空间利 用率较低，为52％ ，金属钋（Po）采取这种堆积方式。
a
aa a
形成简单立方晶胞，空间利用率较低，为52％ ，
a=2r
讨论： A、金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：
教科书P36图3-10
Ⅱ. 体心立方堆积 Na、K、Cr、Mo、
3. 已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜 的相对原子质量为63.54，密度为8.936g/cm3， 试求
堆积模型
采纳这种堆积 的典型代表
晶胞
简单立 方堆积
Po(钋)
非密 置层
体心立 方堆积
Na、K、Cr、 Mo、W
堆积模型
采纳这种堆积 的典型代表
晶胞
六方最 密堆积
Mg、Zn、Ti
密 置 层 面心立
方最密 堆积
Cu、Ag、Au Pb
7. 晶胞中金属原子数目的计算(平均值)
（1）：
顶点占1/8
棱上占1/4
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
三、合金
(1)定义：把两种或两种以上的金属(或金属与非
密置层
行列相错三球一 空最紧密排列
展示两种排列方式并理解每一种方式的配位数 及空间利用率。 配位数：一个原子紧密接触的原子数
2
1
3
4
1 6
5
2 3
4
密置层
非密置层
密置层：3个小球形成一个三角形空隙，两种
空隙。
一种： △
另一种： ▽
➢等金径属圆球晶的体密堆积
金属原子
自由电子
(3) 三维空间堆积方式
教科书P37 拓展视野
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 .
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，它的化学式
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。
➢等径圆球的密堆积
➢ （2）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
W等
非密置层的另一种堆积 是将上层金属原子填入 下层的金属原子形成的 凹穴中
a 3a=4r
a
aa
5
87 2
43
这是另一种非密置堆积方式，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。其配位 数为8，空间利用率为68.02%。
体心立方堆积 钾型
配位数：8 空间占有率： 68.02%
金属晶体
4、晶胞：从晶体中“截取”出来具有代表性的 最小部分。是能够反映晶体结构特征的基本重 复单位。
因此，研究晶体结构只需研究其晶胞的结构。
在金属晶体中，由于金属键没有方向性，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。
（1）密堆积的定义:
第四层同第一层。 每三层形成一个周期地紧密堆积。
前视图
A百度文库
C
2 13
2 13
B
2 13
A
64 5
64 5
64C
5
B
A
面心立方堆积 金、银、铜、铅等
AB C
配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 )
此种立方紧密堆积的前视图
面心立方
C B A
面心立方最密堆积分解图
6、金属晶体的堆积方式和对应的晶胞
为( C )
A． M4N4 B．MN C． M14N13
D．条件不够，无法写出化学式
练习
3.合金有许多特点,如钠-钾合金 ( 含钾50% ~80%)为液体，
而钠钾的单质均为固体，据此推测生铁、纯铁、碳三
A 种物质中，熔点最低的是 ( )
A. 生铁
B. 纯铁
C. 碳
D. 无法确定
2. 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，试计算这类金属晶体中原子的 空间利用率。