堆积模型PPT课件.pptx

教学目标 1 了解金属的性质和形成原因2 掌握金属键的本质 电子气理论 3 能用电子气理论和金属晶体的有关知识解释金属的性质4 掌握金属晶体的四种原子堆积模型 1 水溶液或熔融状态下 晶体或熔融状态 自由移动的离子 自由电子 思考 电解质在熔化状态或溶于水能导电 这与金属导电的本质是否相同 化学变化 物理变化 增强 减弱 导电性最强的三种金属是 Ag Cu Al 2 不同的金属在某些性质方面 如密度 硬度 熔点等又表现出很大差别 这与金属原子本身 晶体中原子的排列方式等因素有关 3 四 金属晶体的密堆积结构 理论基础 由于金属键没有方向性 每个金属原子中的电子分布基本是球对称的 所以可以把金属晶体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而成的 堆积原理 组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时 在空间的排列大都遵循紧密堆积原理 这是因为金属键没有方向性 因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围 并以紧密堆积方式降低体系的能量 使晶体变得比较稳定 4 紧密堆积 微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近 使它们占有最小的空间 空间利用率 晶体的空间被微粒占满的体积百分数 用来表示紧密堆积的程度 配位数 在晶体中 一个粒子周围等距且最近的微粒数目 1 几个概念 四 金属晶体的密堆积结构 5 I型 II型 配位数为4 配位数为6 密置层 非密置层 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 2 金属晶体的原子在二维平面堆积模型 金属晶体中的原子可看成直径相等的小球 将等径圆球在一平面上排列 有两种排布方式 按 型方式排列 剩余的空隙较大 称为非密置层 按 型方式排列 圆球周围剩余空隙最小 称为密置层 6 1 简单立方堆积 Po 3 金属晶体的原子在三维空间堆积模型 7 1 简单立方堆积 金属晶体基本构型 只有金属 Po 采取这种堆积方式 简单立方堆积 属于非密置层堆积 每个晶胞含 个原子 配位数为 空间利用率 1 6 52 8 简单立方堆积 r a a 2r 9 2 体心立方堆积 钾型 10 这种堆积晶胞是一个体心立方 每个晶胞每个晶胞含个原子 空间利用率不高 68 属于非密置层堆积 配位数为 许多金属 如Na K Fe等 采取这种堆积方式 1 2 3 4 5 6 7 8 2 8 11 体心立方堆积 r a c b 12 简单立方堆积 钾型体心立方 由非密置层一层一层堆积而成 13 2019 12 28 14 思考 密置层的堆积方式有哪些 第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1 3 5位 或对准2 4 6位 其情形是一样的 关键是第三层 对第一 二层来说 第三层可以有两种最紧密的堆积方式 15 下图是此种六方紧密堆积的前视图 A 第一种是将球对准第一层的球 每两层形成一个周期 即ABAB堆积方式 形成六方紧密堆积 配位数12 同层6 上下层各3 16 3 六方最密堆积 镁型 每个晶胞含原子数 2 17 镁型 六方最密堆积 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 这种堆积晶胞空间利用率高 74 属于最密置层堆集 配位数为 许多金属 如Mg Zn Ti等 采取这种堆积方式 12 18 19 此种立方紧密堆积的前视图 A 第四层再排A 形成ABCABC三层一个周期 得到面心立方堆积 配位数12 同层6 上下层各3 20 铜型 面心立方最密堆积 1ABC铜型面心立方晶胞的抽取 B 21 4 面心立方最密堆积 铜型 面心立方最密堆积 属于密置层堆积 每个晶胞含 个原子 配位数为 空间利用率 许多金属采取这种堆积方式 如Cu Ag Au Ni Pb Ca 4 12 74 22 例 求面心立方晶胞的空间利用率 解 晶胞边长为a 原子半径为r 由勾股定理 a2 a2 4r 2a 2 83r每个面心立方晶胞含原子数目 8 1 8 6 4 4 4 3 r3 a3 4 4 3 r3 2 83r 3 100 74 23 金属晶体的两种最密堆积方式 镁型 铜型 24 面心立方最密堆积 堆积方式及性质小结 简单立方堆积 体心立方密堆积 六方最密堆积 面心立方 六方 体心立方