金属晶体堆积模型及计算

1、2021/8/141 第三节第三节 金属晶体金属晶体金属晶体的四种堆积模型及简单计算金属晶体的四种堆积模型及简单计算第二课时第二课时教学重点教学重点2021/8/1421 1、下列生活中的问题，不能用金属键知、下列生活中的问题，不能用金属键知识解释的是识解释的是 （ ） A A、用铁制品做炊具、用铁制品做炊具 B B、用金属铝制成导线、用金属铝制成导线 C C、用铂金做首饰、用铂金做首饰 D D、铁易生锈、铁易生锈D D回顾练习回顾练习2021/8/143回顾练习回顾练习2 2、下列物质中含有金属键的是、下列物质中含有金属键的是 ( )( )A A、金属铝、金属铝 B B、合金、合金C C、N

2、aOH DNaOH D、NHNH4 4ClClABAB2021/8/1443 3、金属键的强弱与金属、金属键的强弱与金属价电子数价电子数的多少有的多少有关，价电子数越多金属键越强；与金属阳离关，价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的子的半径大小半径大小也有关，金属阳离子的半径越也有关，金属阳离子的半径越大，金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐大，金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是渐升高的是 （ ）A A、Li Na K BLi Na K B、Na Mg AlNa Mg AlC C、Li Be Mg DLi Be Mg D、Li Na MgLi Na MgB B回顾练习回顾练习2021/

3、8/145回顾练习回顾练习4 4、下列有关金属晶体叙述正确的是（、下列有关金属晶体叙述正确的是（ ）A A、常温下金属单质都以金属晶体形式存在、常温下金属单质都以金属晶体形式存在B B、金属离子与自由电子之间的强烈作用，、金属离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失在一定外力作用下，不因形变而消失C C、钙的熔、沸点低于钾、钙的熔、沸点低于钾D D、温度越高，金属的导电性越好、温度越高，金属的导电性越好B B2021/8/146 一、金属晶体的原子堆积模型一、金属晶体的原子堆积模型 由于金属键没有方向性，每个金属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

4、，所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。圆球的三维空间堆积而成的。1、理论基础、理论基础2021/8/1472、二维堆积、二维堆积I I 型型II II 型型行列对齐四球一行列对齐四球一空空 非最紧密排列非最紧密排列行列相错三球一行列相错三球一空最紧密排列空最紧密排列密置层密置层非密置层非密置层2021/8/1483、三维堆积、三维堆积密置层密置层非密置层非密置层2021/8/149（1 1）. .简单立方堆积：简单立方堆积：4、金属晶体基本构型、金属晶体基本构型 非最紧密堆积，空间利用率低（非最紧密堆

5、积，空间利用率低（52%52%）配位数是配位数是 个个.只有金属（只有金属（PoPo）采取这种堆积方式）采取这种堆积方式2021/8/1410（2 2）钾型）钾型-体心立方堆积体心立方堆积：2021/8/1411 这种堆积晶胞是一个体心立方，每个晶胞每这种堆积晶胞是一个体心立方，每个晶胞每个晶胞含个晶胞含 个原子，空间利用率不高个原子，空间利用率不高（68%68%），属于非密置层堆积，配位数为），属于非密置层堆积，配位数为 ，许多金属（如许多金属（如NaNa、K K、FeFe等）等）采取这种堆积方式。采取这种堆积方式。123456782021/8/1412金属晶体的两种最密堆积方式金属晶体的两

6、种最密堆积方式镁型和铜型镁型和铜型（3 3）镁型和铜型）镁型和铜型镁型镁型铜型铜型2021/8/1413123456123456镁型镁型123456123456123456铜型铜型1234562021/8/1414 下图是镁型紧密堆积的前视图下图是镁型紧密堆积的前视图ABABA1234562021/8/1415123456此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排第四层再排 A，于是形，于是形成成 ABC ABC 三层一个周三层一个周期。期。 得到面心立方堆积。得到面心立方堆积。 配位数配位数 12 。( 同层同层 6， 上下层各上下层各 3 ) 下图是铜型型紧

7、密堆积的前视图下图是铜型型紧密堆积的前视图ACBACBA2021/8/1416镁型（立方紧密堆积）镁型（立方紧密堆积）123456789101112 这种堆积晶胞空间利用率高（这种堆积晶胞空间利用率高（74%74%），属于），属于最密置层堆集，配位数为最密置层堆集，配位数为 ，许多金属（如许多金属（如MgMg、ZnZn、TiTi等）等）采取这种堆积方式。采取这种堆积方式。2021/8/14171200平行六面体平行六面体2021/8/1418铜型铜型2021/8/14192021/8/14202021/8/14212021/8/14221234562021/8/1423BCA2021/8/14

8、242021/8/14252021/8/1426二、金属晶体中有关计算二、金属晶体中有关计算1.晶胞中微粒数的计算晶胞中微粒数的计算(1)简单立方：在立方体顶点的微简单立方：在立方体顶点的微粒为粒为8个晶胞共享，个晶胞共享，空间利用率：空间利用率：(2r)(2r)3 34r4r3 3/3/3= 52.36%= 52.36%微粒数为：微粒数为：81/8 = 12021/8/1427（2）体心立方：在立方体顶）体心立方：在立方体顶点的微粒为点的微粒为8个晶胞共享，处个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于于体心的金属原子全部属于该晶胞。该晶胞。微粒数为：微粒数为：81/8 + 1 = 2空间利用率：

9、空间利用率：2021/8/1428体心立方堆积体心立方堆积配位数：配位数：82021/8/1429（3）面心立方：在立方体顶点的微粒为）面心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。个晶胞共有。微粒数为：微粒数为：81/8 + 61/2 = 4 空间利用率：空间利用率：(2(21.414r)1.414r)3 34 44r4r3 3/3/3= 74.05%= 74.05%2021/8/14302.配位数：配位数：每个小球周围距离最近的小球数每个小球周围距离最近的小球数简单立方堆积：简单立方堆积：体心立方堆积：体心立方堆积：六方紧密堆积：六方紧密堆积：面心立方紧密堆积：面心立方紧密堆积：6812122021/8/1431堆积方式堆积方式 晶胞类型晶胞类型空间利空间利用率用率配位数配位数实例实例面心立方面心立方最密堆积最密堆积堆积方式及性质小结堆积方式及性质小结简单立简单立方堆积方堆积体心立方体心立方密堆积密堆积六方最六方最密堆积密堆积面心立方面心立方六方六方体心立方体心立方简单立方简单立方74%74%68%52121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo2021/8/1432 已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜的已知金属铜为面心立方晶体，如图所