第3節(jié)金屬晶體(2)

1、3.3 金屬晶體第第2 2課時(shí)課時(shí) 金屬晶體的原子堆積模型金屬晶體的原子堆積模型金屬晶體的原子堆積模型金屬晶體的原子堆積模型微粒之間的作用力使微粒間盡可能地微粒之間的作用力使微粒間盡可能地相互接近，使它們占有最小的空間相互接近，使它們占有最小的空間在晶體中與每個(gè)微粒緊密相鄰的微粒在晶體中與每個(gè)微粒緊密相鄰的微粒個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)晶體的空間被微粒占滿的體積百分晶體的空間被微粒占滿的體積百分?jǐn)?shù)，用它來表示緊密堆積的程度數(shù)，用它來表示緊密堆積的程度幾個(gè)概念幾個(gè)概念緊密堆積：緊密堆積：配位數(shù)：配位數(shù)：空間利用率：空間利用率：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結(jié)合的晶體中

2、，原子、離子或分子等微觀粒結(jié)合的晶體中，原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空子總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空間的堆積密度最大的那些結(jié)構(gòu)。間的堆積密度最大的那些結(jié)構(gòu)。 密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢(shì)能盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。勢(shì)能盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 二維平面堆積模型二維平面堆積模型I I 型型II II 型型行列對(duì)齊四球一空行列對(duì)齊四球一空 非最緊密排列非最緊密排列行列相錯(cuò)三球一空行列相錯(cuò)三球一空最緊密排列最緊密排列密置層密置層非密置層非密置層 三維空間堆積模型三維空間堆積模型. . 簡(jiǎn)單立方堆積簡(jiǎn)單立方堆積這種

3、堆積方式形成的晶胞是一個(gè)立方體，每個(gè)晶胞含這種堆積方式形成的晶胞是一個(gè)立方體，每個(gè)晶胞含_個(gè)原個(gè)原子，稱為簡(jiǎn)單立方堆積。這種堆積方式的空間利用率太低子，稱為簡(jiǎn)單立方堆積。這種堆積方式的空間利用率太低_，配位數(shù)為，配位數(shù)為_,_,只有金屬釙只有金屬釙(Po)(Po)采取這種堆積方式。采取這種堆積方式。. . 簡(jiǎn)單立方堆積簡(jiǎn)單立方堆積1652%. . 體心立方堆積體心立方堆積這是非密置層的另一種堆積方式，將上這是非密置層的另一種堆積方式，將上層金屬原子填入下層金屬原子形成的凹層金屬原子填入下層金屬原子形成的凹穴中，并使非密置層的原子稍稍分離，穴中，并使非密置層的原子稍稍分離，得到的是體心立方堆積，

4、如得到的是體心立方堆積，如堿金屬堿金屬等等。. . 體心立方堆積體心立方堆積這種堆積方式形成的晶胞是一個(gè)體心立方，每個(gè)晶胞含這種堆積方式形成的晶胞是一個(gè)體心立方，每個(gè)晶胞含 個(gè)個(gè)原子，稱為體心立方堆積?？臻g利用率不高原子，稱為體心立方堆積?？臻g利用率不高_(dá)，屬于非，屬于非密置層堆積，配位數(shù)為密置層堆積，配位數(shù)為 ，許多金屬（如許多金屬（如NaNa、K K、FeFe等）等）采采取這種堆積方式。取這種堆積方式。268%8第一層第一層 ：123456對(duì)第一層來講，第二層最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)對(duì)第一層來講，第二層最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)1 1，3 3，5 5 位。位。( (或?qū)?zhǔn)或?qū)?zhǔn) 2 2，

5、4 4，6 6 位，其情形是一樣的位，其情形是一樣的) )123456關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來說，第三層可以關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。有兩種最緊密的堆積方式。第二層第二層 ：123456. .六方最密堆積六方最密堆積方案方案1 1：將第三層的球?qū)?zhǔn)第一層的球：將第三層的球?qū)?zhǔn)第一層的球于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即 AB AB 堆積方式，形成堆積方式，形成六方六方最最密堆積密堆積。 ABABA第三層第三層 ：配位數(shù)配位數(shù)_，空間利用率為，空間利用率為74% 74% 。1212( ( 同層同層 6 6，上下層各上下層各 3 3 )

6、 )AB，1200晶胞：晶胞：平行六面體平行六面體？方案方案2 2：將將第三層的第三層的球?qū)?zhǔn)第一層的球?qū)?zhǔn)第一層的2 2，4 4，6 6位，不同于位，不同于 AB AB 兩層的位置，這是兩層的位置，這是 C C 層。層。123456. . 面心立方最密堆積面心立方最密堆積第三層第三層 ：第四層再排第四層再排 A，于是形成于是形成 ABC ABC 三層一個(gè)周期。三層一個(gè)周期。 這種堆積方式可劃分出面心立方晶胞。這種堆積方式可劃分出面心立方晶胞。 123456此種面心立方最密堆積的前視圖此種面心立方最密堆積的前視圖ABCAABC配位數(shù)配位數(shù)：_，空間利用率為空間利用率為74% 74% 。12(1

7、2(同層同層6 6，上下層各上下層各3)3)123456ABCABC ABC ABC 形式的堆積，為什么是形式的堆積，為什么是面面心立方堆積心立方堆積？我們來加以說明。？我們來加以說明。面心立方最密堆積分解圖面心立方最密堆積分解圖BCA面心立方最密堆積分解圖面心立方最密堆積分解圖面心立方最密堆積分解圖面心立方最密堆積分解圖堆積堆積模型模型采納這種堆采納這種堆積的典型代積的典型代表表空間空間利用利用率率配位數(shù)配位數(shù)晶胞晶胞簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單立方立方Po (Po (釙釙) )52%52%6 6鉀型鉀型(bcp(bcp) )K K、NaNa、FeFe68%68%8 8鎂型鎂型(hcp(hcp) )MgMg、Z

8、nZn、TiTi74%74%1212銅型銅型(ccp(ccp) )Cu, Ag, AuCu, Ag, Au74%74%1212簡(jiǎn)單立方堆積簡(jiǎn)單立方堆積配位數(shù)配位數(shù) = 6空間利用率空間利用率 = 52.36% 體心立方堆積體心立方堆積 體心立方晶胞體心立方晶胞配位數(shù)配位數(shù) = 8空間利用率空間利用率 = 68.02% 六方密堆積六方密堆積 六方晶胞六方晶胞配位數(shù)配位數(shù) = 12空間利用率空間利用率 = 74.05%面心立方密堆積面心立方密堆積面心立方晶胞面心立方晶胞配位數(shù)配位數(shù) = 12空間利用率空間利用率 = 74.05%堆積方式及性質(zhì)小結(jié)堆積方式及性質(zhì)小結(jié)2.晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算晶胞中微粒數(shù)

9、的計(jì)算 (3)六方晶胞：在六方體頂點(diǎn)的微粒為六方晶胞：在六方體頂點(diǎn)的微粒為6個(gè)晶胞共個(gè)晶胞共有，在面心的為有，在面心的為2個(gè)晶胞共有，在體內(nèi)的微粒全個(gè)晶胞共有，在體內(nèi)的微粒全屬于該晶胞。屬于該晶胞。 微粒數(shù)為：微粒數(shù)為：121/6 + 21/2 + 3 = 6 (2)面心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為面心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共有，個(gè)晶胞共有，在面心的為在面心的為2個(gè)晶胞共有。個(gè)晶胞共有。 微粒數(shù)為：微粒數(shù)為：81/8 + 61/2 = 4 (1)體心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為體心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共個(gè)晶胞共享，處于體心的金屬原子全部屬于該晶胞。享，處于體心的金屬原子全部屬于該晶胞。 微粒數(shù)為：微粒數(shù)為：81/8 + 1 = 2長(zhǎng)方體晶胞中不同位置的粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)：長(zhǎng)方體晶胞中不同位置的粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)： 頂頂 -1/8 棱棱-1/4 面面-1/2 心心-1A3A3型最密堆積的空間利用率計(jì)算型最密堆積的空間利用率計(jì)算 解：解：1. 右圖是鈉晶體的晶胞結(jié)構(gòu)，右圖是鈉晶體的晶胞結(jié)構(gòu)，則晶胞中的原子數(shù)是則晶胞中的原子數(shù)是 .如某晶體是右圖六棱柱狀晶胞，如某晶體是右圖六棱柱狀晶胞，則晶胞中的原子數(shù)是則晶胞中的原子數(shù)是 .鈉晶體的晶胞鈉晶體的晶胞練練 習(xí)習(xí)2. 最近發(fā)現(xiàn)一種由某金屬原子最近發(fā)現(xiàn)一種由某金屬