《金屬晶體的原子堆積模型》課件 好

金屬晶體的原子堆積模型第二課時(shí)金屬晶體麒麟?yún)^(qū)一中:王曉學(xué)因?yàn)榻饘冁I沒(méi)有方向性和飽和性，且晶體中的原子可看成是直徑相等的球體，因此都趨向于使金屬原子吸引更多的其他原子分布于周圍，并以緊密堆積方式降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定。二、金屬晶體的原子堆積模型緊密堆積原理：空間利用率：配位數(shù)：物質(zhì)中一個(gè)原子周圍最近的等距的原子數(shù)目。晶體的空間被微粒所占的體積百分?jǐn)?shù)，用它來(lái)表示緊密堆積的程度。晶胞中原子的總體積晶胞的體積﹪100×1、二維空間金屬原子的排列方式行列對(duì)齊四球一空行列相錯(cuò)三球一空密置層非密置層1234配位數(shù)：46123456將金屬原子抽象成為小球，小球的平面排列方式有幾種？非密置層A143213642A5密置層配位數(shù)為4配位數(shù)為6非密置層在三維空間里堆積有幾種方式？2、三維空間中金屬晶體的堆積方式（非密置層）（1）第二層小球的球心正對(duì)著第一層小球的球心

（2）第二層小球的球心正對(duì)著第一層小球形成的空穴

簡(jiǎn)單立方晶胞（1）簡(jiǎn)單立方堆積Po

①簡(jiǎn)單立方晶胞平均占有的原子數(shù)目：

81×8=1②空間利用率：③配位數(shù)：12341234566同層4，上下層各1金屬晶體的原子在三維空間堆積模型①簡(jiǎn)單立方堆積（Po）簡(jiǎn)單立方堆積：非最緊密堆積，空間利用率低配位數(shù)是

個(gè)。6金屬晶體基本構(gòu)型:非最緊密堆積的兩種構(gòu)型簡(jiǎn)單立方堆積體心立方晶胞（2）體心立方堆積（鉀型）堿金屬鉀型(體心立方堆積)（IA堿金屬，VB，VIB）①體心立方晶胞平均占有的原子數(shù)目：

81×8=2+1②空間利用率：

③配位數(shù)：812345678上下層各4體心立方堆積配位數(shù)：8123456（3）、第二層對(duì)第一層來(lái)講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)1，3，5位。(或?qū)?zhǔn)2，4，6位，其情形是一樣的)123456

關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來(lái)說(shuō)，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。配位數(shù)空間利用率121274%74%123456第一種：第三層與第一層重合。

每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即ABAB堆積方式。

下圖是此種堆積的前視圖ABABA六方最密堆積1200找鎂型的晶胞四點(diǎn)間的夾角均為60°六方密堆積（鎂型）的空間利用率計(jì)算：金屬原子的半徑r與六棱柱的邊長(zhǎng)a、高h(yuǎn)的關(guān)系：a=2rahh=a632在鎂型堆積中取出六方晶胞，平行六面體的底是平行四邊形，各邊長(zhǎng)a=2r，則平行四邊形的面積：

平行六面體的高：先求S再求h第二種：第三層的球與第一層的球不重合。123456

每三層形成一個(gè)周期。即ABCABC的堆積方式。ABCAABC面心立方最密堆積BCA123456123456123456銅型

第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是C層。此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC銅型123456789101112屬于最密置層堆集，配位數(shù)為

，這種堆積晶胞空間利用率高，許多金屬（如CuAgAu等）采取這種堆積方式。12123456123456銅型

第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的

2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是

C層。412356----面心立方最密堆積123456銅型BCA銅型邊長(zhǎng)為

a面對(duì)角線邊長(zhǎng)為

a＝4r金屬原子半徑r與正方體邊長(zhǎng)a的關(guān)系：找銅型的晶胞BCA面心立方（銅型）空間利用率計(jì)算：在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共有，在面心的為2個(gè)晶胞共有。屬于1個(gè)晶胞微粒數(shù)為：8×1/8+6×1/2=4請(qǐng)計(jì)算：空間利用率？面心立方堆積方式的空間利用率計(jì)算aa4R面心面心立方堆積方式的空間利用率計(jì)算aa4R面心面心立方空間利用率：屬于1個(gè)晶胞微粒數(shù)為：8×1/8+6×1/2=4空間利用率：(2×1.414r)34×4πr3/3=74.05%堆積模型采納這種堆積的典型代表配位數(shù)晶胞鎂型MgZnTi12簡(jiǎn)單立方Po6鉀型NaKFe8銅型CuAgAu12總結(jié)思考：4中模型單位體積容納原子數(shù)大小關(guān)系？52%68%74%74%空間利用率堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞簡(jiǎn)單堆積Po(釙)52%6體心立方堆積K、Na、Fe68%8六方最密堆積Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆積Cu,Ag,Au74%12小結(jié)：1．下列有關(guān)金屬元素特征的敘述中正確的是A．金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性B．金屬元素在化合物中一定顯正價(jià)C．金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)均不同D．金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)總是高于分子晶體能力訓(xùn)練2.某些金屬晶體(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式緊密堆積，即在晶體結(jié)構(gòu)中可以劃出一塊正立方體的結(jié)構(gòu)單元，金屬原子處于正立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和六個(gè)側(cè)面上，試計(jì)算這類金屬晶體中原子的空間利用率。

3.已知金屬銅為面心立方晶體，如圖所示，銅的相對(duì)原子質(zhì)量為63.54，密度為8.936g/cm3，試求（1）圖中正方形邊長(zhǎng)a，（2）銅的金屬半徑raarrorr提示：數(shù)出面心立方中的銅的個(gè)數(shù)：六方最密堆積的要點(diǎn)：①將上層密置層金屬原子填入下層的密置層金屬原子所形成的凹穴中，按ABAB的方式堆積

②六方最密堆積的晶胞是八個(gè)原子占據(jù)平行六面體的八個(gè)頂點(diǎn)，另一個(gè)原子占據(jù)其某一側(cè)面

③每個(gè)原子與12個(gè)原子緊密接觸，即配位數(shù)為12④其空間利用率為74%第三層的另一種排列方式，是將球?qū)?zhǔn)第一層的

2，4，6位，不同于AB兩層的位置，這是C層。123456123456123456123456此種立方緊密堆積的前視圖ABCAABC

第四層再排A，于是形成ABCABC三層一個(gè)周期。得到面心立方堆積。

配位數(shù)12

。(同層6，上下層各3

)123456123456123456123456123456123456123456BCA4）面心立方最密堆積（Cu、Ag、Au）面心立方最密堆積的要點(diǎn)：①將上層密置層金屬原子填入下層的密置層金屬原子所形成的凹穴中，按ABCABC的方式堆積（C與A交錯(cuò)填入B的凹穴中）②面心立方最密堆積的晶胞是八個(gè)原子占據(jù)立方體的八個(gè)頂點(diǎn)，另6個(gè)原子分別占據(jù)其6個(gè)面心

③每個(gè)原子與12個(gè)原子緊密接觸，即配位數(shù)為12④其空間利用率為74%堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞簡(jiǎn)單立方52%6鉀型(bcp)K、Na、Fe68%8鎂型(hcp)Mg、Zn、Ti74%12銅型(ccp)Cu,Ag,Au74%12Po(釙)小結(jié)：三種晶體類型與性質(zhì)的比較晶體類型原子晶體分子晶體金屬晶體概念相鄰原子之間以