材料物理化學(xué)課件chap-2

1、（A）（B）（A）（B）P42空間利用率推倒見2A2型密堆積（注意：非最緊密堆積體心立方結(jié)構(gòu)空間利用率：3a =2 2A2型密堆積（注意：非最緊密堆積體心立方結(jié)構(gòu)空間利用率：3a =2 a為立方體的棱長(zhǎng)，r為球的半徑，自己課下計(jì)算3A4型密堆積（注意：非最緊密堆積正四面體堆積空間利用率%3A4型密堆積（注意：非最緊密堆積正四面體堆積空間利用率%4當(dāng)球堆積為4當(dāng)球堆積為四層重復(fù)時(shí)，可表示為五層重復(fù)時(shí)可表示為空間利用率也為最緊密堆積的74.05%二金屬晶體的結(jié)構(gòu)由于金屬鍵的性質(zhì)，典型金屬晶體具有高對(duì)稱性、高密度的特點(diǎn)。常見的有面心立方、體心立方和密二金屬晶體的結(jié)構(gòu)由于金屬鍵的性質(zhì)，典型金屬晶體具有

2、高對(duì)稱性、高密度的特點(diǎn)。常見的有面心立方、體心立方和密排六方3種晶體特殊的錫A4型石），銻金屬中原子密堆積的化學(xué)基礎(chǔ)金屬中原子緊密堆積的化學(xué)基礎(chǔ)由于金屬元素的最外層電子構(gòu)型多數(shù)屬于S型，而S軌道沒(méi)有方向性，它可以與任何方向的相鄰原子的金屬中原子緊密堆積的化學(xué)基礎(chǔ)由于金屬元素的最外層電子構(gòu)型多數(shù)屬于S型，而S軌道沒(méi)有方向性，它可以與任何方向的相鄰原子的S軌道疊，相鄰原子的數(shù)目在空間幾允許的情況下并無(wú)嚴(yán)格的限制，因此，金屬鍵既沒(méi)有方向性，也沒(méi)有飽和性。當(dāng)由數(shù)目眾多的S軌道組成晶體時(shí)，金屬原子只有按緊密的方式堆積起來(lái)，才能使各個(gè)S軌道得到最大程度，使晶體結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定。金屬原子形成晶體時(shí)結(jié)構(gòu)上金屬原子

3、形成晶體時(shí)結(jié)構(gòu)上的差異為什么有的金屬形成A1型結(jié)構(gòu)，而有的形成A2或A3型結(jié)構(gòu)周期表中IA族的堿金屬原子最外層電子皆為ns1，為了實(shí)現(xiàn)最大程度的，原子之間相互靠近一些較為穩(wěn)定，配位數(shù)為的一圈其鍵長(zhǎng)比配位數(shù)為12的一圈之鍵長(zhǎng)短一些，即A2型(體心堆積)結(jié)構(gòu)。IB族的銅、銀、其最外層電子4s1、5s1、6s1內(nèi)都有的電子構(gòu)型，即d軌道五個(gè)方向全被電子占滿。這些不參與成鍵的d軌道在原子進(jìn)一步靠近時(shí)產(chǎn)生斥力，使原子不能進(jìn)一步接近，因此，接觸距離較大的A1型結(jié)構(gòu)就比較穩(wěn)定。A1和A3型最緊密堆積結(jié)構(gòu)之間也有差異。在兩種結(jié)構(gòu)中每個(gè)原子周圍均有12個(gè)最近鄰原子，其距離為r；有6個(gè)次近鄰原子，其距離為r；從第

4、三層近鄰起，兩種堆積有一2定差別。根據(jù)計(jì)算，這種差別可以導(dǎo)致六方最緊密堆積的自焓低0.01%左右A1和A3型最緊密堆積結(jié)構(gòu)之間也有差異。在兩種結(jié)構(gòu)中每個(gè)原子周圍均有12個(gè)最近鄰原子，其距離為r；有6個(gè)次近鄰原子，其距離為r；從第三層近鄰起，兩種堆積有一2定差別。根據(jù)計(jì)算，這種差別可以導(dǎo)致六方最緊密堆積的自焓低0.01%左右。所以，由焓比面心立方最緊密堆積有些金屬常溫下采用六方最緊密堆積，而在高溫下由于A1無(wú)序性比A3大，即A1型比A3型具有更高的熵值，所以由A3轉(zhuǎn)變到A1型時(shí)，熵變S0。溫度升高，TS增大，TS0，因此，高溫下A1型結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。金屬鍵的結(jié)構(gòu)特征及金屬的特性金屬或組成上定比或倍

5、比定律金屬鍵和離子鍵都沒(méi)有方向性和飽和性。在離子晶體中，金屬鍵的結(jié)構(gòu)特征及金屬的特性金屬或組成上定比或倍比定律金屬鍵和離子鍵都沒(méi)有方向性和飽和性。在離子晶體中，為了保持電中性，正負(fù)離子在數(shù)目上具有一定比例，即離子晶體中的正負(fù)離子在數(shù)目上符合化學(xué)中的定比或倍比定律。在金屬或合金中，電中性并不取決于各種原子的相對(duì)數(shù)目，因此，金屬往往很容易形成成分可變定比或倍比定律的金屬化合。金屬或合力學(xué)性良好的塑性和延展性晶體中的金屬或合力學(xué)性良好的塑性和延展性晶體中的原子面在外力作用下能否順利實(shí)現(xiàn)滑移，取決于晶體中滑移系統(tǒng)（由一個(gè)滑移面和一個(gè)滑移方向一滑移系統(tǒng)）的多少?；葡到y(tǒng)越多，越容易產(chǎn)生塑性變形。反之，滑

6、移系統(tǒng)越少，材料的脆性越大。典型的金屬結(jié)構(gòu)，由于結(jié)合力沒(méi)有方向性和飽和性、配位數(shù)高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等原因，易產(chǎn)生滑移。共價(jià)晶體（石）結(jié)構(gòu)，要使滑移方向、鍵角方向、滑移周期都剛好一致是比較的。在離子晶體中，雖然離子鍵也沒(méi)有方向性和飽和性，但滑移過(guò)程中在許多方向上有正負(fù)離子吸引、相鄰?fù)?hào)離子排斥，使滑移過(guò)程難以進(jìn)行。在金屬晶體中，其延展性也有差異。銅、銀、金等金屬的延展性非常好，這是因?yàn)殂~、銀、金晶體中存在完整的d電子層d電子層有互斥作用，使s電子時(shí)不能進(jìn)一步靠近，從而形接觸距離較大的A1型結(jié)在金屬晶體中，其延展性也有差異。銅、銀、金等金屬的延展性非常好，這是因?yàn)殂~、銀、金晶體中存在完整的d電子層d電子

7、層有互斥作用，使s電子時(shí)不能進(jìn)一步靠近，從而形接觸距離較大的A1型結(jié)構(gòu)。而A1型結(jié)構(gòu)比A2、A3型結(jié)構(gòu)和其的滑移系統(tǒng)。A1型金屬具有12個(gè)滑移系統(tǒng)，即復(fù)雜的結(jié)構(gòu)個(gè)111面、3個(gè)滑移方向，故共有43=12個(gè)滑移系統(tǒng)。該面上原子堆積密度最大，相互平行的原子面間距離也最大。非金屬晶體，如剛玉（-Al2O3）只有1個(gè)滑移面（001）和2個(gè)滑移方向，塑性變形受到嚴(yán)格限制脆性。不等徑球的密堆積及其填隙結(jié)構(gòu)一密堆積中的不等徑球的密堆積及其填隙結(jié)構(gòu)一密堆積中的二、離子晶體的堆積二、離子晶體的堆積不等大的球體進(jìn)行堆積時(shí)不等大的球體進(jìn)行堆積時(shí)，其中的球做最緊密堆積，而較小的球則依自三、離子半徑比對(duì)結(jié)構(gòu)的影響配位數(shù)

8、和配位多面體最鄰近的原子或異號(hào)離子的數(shù)目稱為該原子或三、離子半徑比對(duì)結(jié)構(gòu)的影響配位數(shù)和配位多面體最鄰近的原子或異號(hào)離子的數(shù)目稱為該原子或離子的配位數(shù)。以一個(gè)原子或離子為中心，將其周圍與得的多面體稱為配位多面體。重要的是陽(yáng)離子的配位數(shù)。四面體，配位數(shù)：八面體，配位數(shù)：配位多面體的形狀和配位數(shù)配位多面體的形狀和配位數(shù)的多少取1.732=dC +IfdA =thendC =dC/dA =0.732/1 = 1 + 2=1.414=dC +If1.414=dC +If=1,then=ACdC/dA =0.414/1 = = Center-to-cornerdistanceofa tetrahedron

9、 with edges of 1.0 = 0.6124RCCenter-to-cornerdistanceofa tetrahedron with edges of 1.0 = 0.6124RC =0.612-0.5=1=0.1124/0.5 = WhatistheRC/RA ofWhatistheRC/RA ofthe limiting condition?cos60=0.5/y yRC =0.577-0.5=RC/RA=0.077/0.5 = 0 1551離子半離子半半徑比規(guī)則(與配位數(shù)的關(guān)系r_1,r_1,acab=bc=2 +因?yàn)閍bc為直角三角形ac2 = ab2 + bc2 42 =2(2+2r+)2r+ (1)rr0.414,正、負(fù)離子直接