金屬晶體（上課）

第3節(jié)金屬晶體一、金屬鍵1、概念：金屬陽離子和自由電子之間的相互作用。2、成鍵微粒：金屬陽離子和自由電子3、影響金屬鍵強(qiáng)弱的因素：金屬陽離子所帶電荷越多、半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)。二、金屬晶體1、概念：金屬陽離子和自由電子通過金屬鍵形成的晶體。2、構(gòu)成粒子：金屬陽離子和自由電子構(gòu)成粒子間的相互作用：金屬鍵3、金屬晶體熔、沸點(diǎn)的比較金屬陽離子所帶電荷越多、半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體熔、沸點(diǎn)越高。4、“電子氣理論”對金屬性質(zhì)的解釋導(dǎo)電性在外加電場的作用下，自由電子就會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。導(dǎo)熱性自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬離子碰撞而引起能量交換，從而能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。4、“電子氣理論”對金屬性質(zhì)的解釋延展性當(dāng)金屬受到外力時(shí)，晶體中的各離子層就會(huì)發(fā)生相對滑動(dòng)，由于金屬離子與自由電子之間的相互作用沒有方向性，受到外力后相互作用沒有被破壞，故金屬只發(fā)生形變而不斷裂。4、“電子氣理論”對金屬性質(zhì)的解釋金屬光澤當(dāng)可見光照射金屬時(shí)，自由電子可以吸收所有頻率的光，然后很快放出各種頻率的光，因此絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)銀白色或銀灰色光澤。金屬在粉末狀態(tài)時(shí)，金屬的晶面取向雜亂，晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色。金屬之最應(yīng)用最廣泛的金屬是鐵（Fe）最穩(wěn)定的金屬單質(zhì)是金（Au）熔點(diǎn)最高的金屬單質(zhì)是鎢(W)，最低的是汞(Hg)密度最小的是鋰(Li)延展性最好的是金（Au）導(dǎo)電性能最好的是銀（Ag）（1）緊密堆積：微粒之間的作用力使微粒間盡可能的相互接近，使它們占有最小的空間。（3）配位數(shù)：在晶體中與每個(gè)微粒緊密相鄰的微粒個(gè)數(shù)。（2）空間利用率：構(gòu)成晶體的粒子在整個(gè)晶體空間中所占有的體積百分比，用它來表示緊密堆積的程度。三、金屬晶體的堆積模型

由于金屬鍵沒有方向性，每個(gè)金屬原子中的電子分布基本是球?qū)ΨQ的，所以可以把金屬晶體看成是由直徑相等的圓球的三維空間堆積而成的。

等徑圓球的密堆積在一列上的密堆積排列：

二維平面堆積方式I型II型行列對齊四球一空非最緊密排列行列相錯(cuò)三球一空最緊密排列密置層非密置層二維平面堆積的兩種方式配位數(shù)為4配位數(shù)為6非密置層密置層三維空間非密置層的堆積方式

先將等徑圓球以非密置層的排列方式排列在一個(gè)平面上：在其上方再堆積一層非密置層排列的小球，使相鄰層上的小球緊密接觸，有哪些堆積方式？三維空間非密置層的堆積方式（1）第二層小球的球心正對著第一層小球的球心

（2）第二層小球的球心正對著第一層小球形成的空穴

簡單立方晶胞（1）簡單立方堆積Po型（1）配位數(shù)：12341234566同層4，上下層各1（2）簡單立方晶胞平均占有的原子數(shù)目：81×8=1（3）金屬原子半徑r與晶胞邊長a的關(guān)系：aaaaa=2r（4）簡單立方堆積空間占有率體心立方晶胞（2）體心立方堆積K型（1）配位數(shù)：812345678上下層各4（2）體心立方晶胞平均占有的原子數(shù)目：81×8=2+1（3）金屬原子半徑r與晶胞邊長a的關(guān)系：aaaa2ab=4rb=3aa=4r3b2a（4）體心立方堆積空間占有率三維空間密置層的堆積方式

將密置層的小球在一個(gè)平面上黏合在一起，再一層一層地堆積起來（至少堆4層），使相鄰層上的小球緊密接觸，有哪些堆積方式？注意：堆積方式的周期性、穩(wěn)定性AABB（1）ABAB…堆積方式（2）ABCABC…堆積方式三維空間密置層的堆積方式

123456123456AB第二層小球的球心對準(zhǔn)第一層的1、3、5

位（▽）或?qū)?zhǔn)2、4、6

位（△）。關(guān)鍵是第三層，對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。俯視圖前視圖ABABA（3）ABAB…堆積方式第三層小球?qū)?zhǔn)第一層的小球。每兩層形成一個(gè)周期地緊密堆積。123456（4）ABCABC…堆積方式第三層小球?qū)?zhǔn)第一層小球空穴的2、4、6位。第四層同第一層。每三層形成一個(gè)周期地緊密堆積。123456123456ABABCA123456前視圖C俯視圖：ABAB…堆積方式ABCABC…堆積方式（3）ABAB…堆積方式——六方最密堆積（鎂型）12345678910111212（1）配位數(shù)：123456同層6，上下層各3（2）六方晶胞平均占有的原子數(shù)目：61×12=6+3+21×2（3）金屬原子的半徑r與六棱柱的邊長a、高h(yuǎn)的關(guān)系：a=2rahh=a632；六方最密堆積的空間占有率=74%上下面為菱形邊長為半徑的2倍2r高為2倍正四面體的高（4）ABCABC…堆積方式——面心立方最密堆積（銅型）ABC12345678910111212（1）配位數(shù)：同層6，上下層各3123456123456（2）面心立方晶胞平均占有的原子數(shù)目：81×8=4+21×6（3）金屬原子的半徑r與晶胞邊長a的關(guān)系：a=4r2aaaaa立方面心最密堆積的空間占有率=74%金屬晶體的四中堆積模型對比②密置層三維堆積①非密置層三維堆積（2）金屬晶體的原子堆積方式a、簡單立方堆積配位數(shù)6；空間利用率52%b、體心立方堆積

（鉀型）代表物：Be、Mg、Zn、Ti;

配位數(shù):12；空間利用率74%；方式ABAB…C、六方最密堆積

（鎂型）代表物：Li、Na、K、Rb、Cs、Fe;

配位數(shù)8；空間利用率68%d、面心立方最密堆積

（銅型）代表物：Cu、Au、Ag;

配位數(shù):12；空間利用率74%;方式：ABCABC……閱讀