《金屬晶體》課件.ppt

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1、1.2金屬晶體一、晶體1、定義：具有規(guī)則幾何外形的固體叫晶體。2、類型（根據(jù)構(gòu)成微粒種類及微粒間作用力不同）：金屬晶體、離子晶體、原子晶體、分子晶體閱讀教科書P34【化學(xué)史話】：人類對晶體結(jié)構(gòu)的認識3、晶胞：（1）定義：晶胞是能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重復(fù)單位。（2）與晶體的關(guān)系：晶體是由一個個的晶胞在空間連續(xù)重復(fù)延伸而構(gòu)成的。晶胞與晶體磚塊與墻二、金屬晶體：通常情況下，大多數(shù)金屬單質(zhì)及其合金也是晶體。2、構(gòu)成微粒：金屬原子3、晶體中的作用力：金屬鍵1、定義：金屬原子通過金屬鍵形成的晶體稱為金屬晶體。金屬晶體4、晶胞：從晶體中“截取”出來具有代表性的最小部分。是能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重

2、復(fù)單位。因此，研究晶體結(jié)構(gòu)只需研究其晶胞的結(jié)構(gòu)。（1）密堆積的定義: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，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，而使體系的勢能盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。在金屬晶體中，由于金屬鍵沒有方向性，金屬原子如同半徑相等的小球一樣，彼此相切、緊密堆積成晶體。金屬晶體中金屬原子的緊密堆積是有一定規(guī)律的。（2）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三球一空最緊密排列密置層非密置層等徑圓球的密堆積展示兩種排列方式并理解每一種方式的配位數(shù)及空間利用率。配位數(shù)：一個

3、原子緊密接觸的原子數(shù)非密置層密置層2134213645密置層：3個小球形成一個三角形空隙，兩種空隙。一種：△另一種：▽金屬晶體金屬原子自由電子等徑圓球的密堆積(3)三維空間堆積方式Ⅰ.簡單立方堆積形成簡單立方晶胞，配位數(shù)為6，為非密置堆積，空間利用率較低，為52％，金屬釙（Po）采取這種堆積方式。形成簡單立方晶胞，空間利用率較低，為52％，討論：A、金屬原子半徑r與正方體邊長a的關(guān)系：aaaaa=2r教科書P36圖3-10Na、K、Cr、Mo、W等Ⅱ.體心立方堆積非密置層的另一種堆積是將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中aaaaa=4r3這是另一種非密置堆積方式，將上層金屬填入下層

4、金屬原子形成的凹穴中,得到的是體心立方堆積。其配位數(shù)為8，空間利用率為68.02%。234578體心立方堆積鉀型配位數(shù)：8空間占有率：68.02%密置層：3個小球形成一個三角形空隙，兩種空隙。一種：△另一種：▽第一層：密置堆積123456第二層:對第一層來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)123456AB，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。上圖是此種六方堆積的前視圖ABABA第一種：將第三層球?qū)?zhǔn)第一層的球123456于是每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式，形成六方堆積。III.六方堆積鎂、鋅、鈦等六方最密堆

5、積分解圖配位數(shù)12(同層6，上下層各3)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。每三層形成一個周期地緊密堆積。123456123456ABABCA123456前視圖CIV.ABCABC…堆積方式此種立方緊密堆積的前視圖配位數(shù)12(同層6，上下層各3)面心立方堆積金、銀、銅、鉛等ABC面心立方BCA面心立方最密堆積分解圖堆積模型采納這種堆積的典型代表晶胞非密置層簡單立方堆積Po(釙)體心立方堆積Na、K、Cr、Mo、W6、金屬晶體的堆積方式和對應(yīng)的晶胞堆積模型采納這種堆積的典型代表晶胞密置層六方最密堆積Mg、Zn、Ti面心立方最密堆積Cu、Ag、AuPb7.晶胞中金屬原子

6、數(shù)目的計算(平均值)頂點占1/8棱上占1/4面心占1/2體心占1（1）：（2）.晶胞中微粒數(shù)的計算在六方體頂點的微粒為6個晶胞共有，在面心的為2個晶胞共有，在體內(nèi)的微粒全屬于該晶胞。微粒數(shù)為：12×1/6+2×1/2+3=6在立方體頂點的微粒為8個晶胞共有，在面心的為2個晶胞共有。微粒數(shù)為：8×1/8+6×1/2=4在立方體頂點的微粒為8個晶胞共享，處于體心的金屬原子全部屬于該晶胞。微粒數(shù)為：8×1/8+1=2長方體晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻：頂點----1/8棱----1/4面心----1/2體心----1(1)體心立方：(2)面心立方：(3)六方晶胞：三、合金(1)定義：把兩種或

7、兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金。例如，黃銅是銅和鋅的合金（含銅67%、鋅33%）；青銅是銅和錫的合金（含銅78%、錫22%）；鋼和生鐵是鐵與非金屬碳的合金。故合金可以認為是具有金屬特性的多種元素的混合物。(2)合金的特性①合金的熔點比其成分中金屬(低，高，介于兩種成分金屬的熔點之間；)②具有比各成分金屬更好的硬度、強度和機械加工性能。低教科書P37拓展視野1.右圖是鈉晶體的晶胞結(jié)構(gòu)，