金属晶体课件

金属晶体一、晶体1、定义：具有规那么几何外形的固体叫晶体。2、类型〔根据构成微粒种类及微粒间作用力不同〕：金属晶体、离子晶体、原子晶体、分子晶体阅读教科书P34【化学史话】：人类对晶体构造的认识第一页，共37页。3、晶胞：〔1〕定义：晶胞是可以反映晶体构造特征的根本重复单位。〔2〕与晶体的关系：晶体是由一个个的晶胞在空间连续重复延伸而构成的。晶胞与晶体砖块与墙第二页，共37页。二、金属晶体：通常情况下，大多数金属单质及其合金也是晶体。2、构成微粒：金属原子3、晶体中的作用力：金属键1、定义：金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。第三页，共37页。金属晶体4、晶胞：从晶体中“截取〞出来具有代表性的最小部分。是可以反映晶体构造特征的根本重复单位。因此，研究晶体构造只需研究其晶胞的构造。第四页，共37页。〔1〕密堆积的定义:由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于互相配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些构造。密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能尽可能降低，而构造稳定。在金属晶体中，由于金属键没有方向性，金属原子如同半径相等的小球一样，彼此相切、严密堆积成晶体。金属晶体中金属原子的严密堆积是有一定规律的。第五页，共37页。〔2〕二维平面堆积方式I型II型行列对齐四球一空非最严密排列行列相错三球一空最严密排列密置层非密置层等径圆球的密堆积第六页，共37页。展示两种排列方式并理解每一种方式的配位数及空间利用率。配位数：一个原子严密接触的原子数

非密置层密置层2134213645第七页，共37页。密置层：3个小球形成一个三角形空隙，两种空隙。一种：△另一种：▽

第八页，共37页。金属晶体金属原子自由电子等径圆球的密堆积第九页，共37页。(3)三维空间堆积方式Ⅰ.简单立方堆积第十页，共37页。形成简单立方晶胞，配位数为6，为非密置堆积，空间利用率较低，为52％，金属钋〔Po〕采取这种堆积方式。第十一页，共37页。形成简单立方晶胞，空间利用率较低，为52％，讨论：A、金属原子半径r与正方体边长a的关系：aaaaa=2r教科书P36图3-10第十二页，共37页。Na、K、Cr、Mo、W等Ⅱ.体心立方堆积

非密置层的另一种堆积是将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中第十三页，共37页。aaaaa=4r3这是另一种非密置堆积方式，将上层金属填入下层金属原子形成的凹穴中,得到的是体心立方堆积。其配位数为8，空间利用率为68.02%。234578第十四页，共37页。体心立方堆积钾型配位数：8空间占有率：68.02%第十五页，共37页。密置层：3个小球形成一个三角形空隙，两种空隙。一种：△另一种：▽

第十六页，共37页。第一层：密置堆积第十七页，共37页。123456第二层:对第一层来讲最严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)123456AB，关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最严密的堆积方式。第十八页，共37页。上图是此种六方堆积的前视图ABABA

第一种：将第三层球对准第一层的球123456

于是每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式，形成六方堆积。III.六方堆积镁、锌、钛等第十九页，共37页。六方最密堆积分解图

配位数12(同层6，上下层各3

)第二十页，共37页。第三层小球对准第一层小球空穴的2、4、6位。第四层同第一层。每三层形成一个周期地严密堆积。123456123456ABABCA123456前视图CIV.

ABCABC…堆积方式第二十一页，共37页。此种立方严密堆积的前视图

配位数12

(同层6，上下层各3

)面心立方堆积金、银、铜、铅等ABC第二十二页，共37页。面心立方BCA第二十三页，共37页。面心立方最密堆积分解图第二十四页，共37页。堆积模型采纳这种堆积的典型代表晶胞非密置层简单立方堆积Po(钋)体心立方堆积Na、K、Cr、Mo、W6、金属晶体的堆积方式和对应的晶胞第二十五页，共37页。堆积模型采纳这种堆积的典型代表晶胞密置层六方最密堆积Mg、Zn、Ti面心立方最密堆积Cu、Ag、AuPb第二十六页，共37页。7.晶胞中金属原子数目的计算(平均值)第二十七页，共37页。顶点占1/8棱上占1/4面心占1/2体心占1〔1〕：第二十八页，共37页。〔2〕.晶胞中微粒数的计算在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。

微粒数为：12×1/6+2×1/2+3=6

在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。

微粒数为：8×1/8+6×1/2=4

在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。

微粒数为：8×1/8+1=2长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的奉献：顶点----1/8棱----1/4面心----1/2体心----1(1)体心立方：(2)面心立方：(3)六方晶胞：第二十九页，共37页。三、合金(1)定义：把两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质叫做合金。例如，黄铜是铜和锌的合金〔含铜67%、锌33%〕；青铜是铜和锡的合金〔含铜78%、锡22%〕；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。故合金可以认为是具有金属特性的多种元素的混合物。第三十页，共37页。(2)合金的特性

①合金的熔点比其成分中金属

(低，高，介于两种成分金属的熔点之间；)②具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工性能。

低教科书P37拓展视野第三十一页，共37页。1.右图是钠晶体的晶胞构造，那么晶胞中的原子数是.如某晶体是右图六棱柱状晶胞，那么晶胞中的原子数是.钠晶体的晶胞练习8×1/8+1=212×1/6+2×1/2+3=6第三十二页，共37页。2.最近发现一种由某金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，如下图．顶角和面心的原子是M原子，棱的中心和体心的原子是N原子，它的化学式为()A．B．MN

C．D．条件不够，无法写出化学式C练习第三十三页，共37页。3.合金有许多特点,如钠-钾合金(含钾50%~80%)为液体，而钠钾的单质均为固体，据此推测生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是()A.生铁B.纯铁

C.碳D.无法确定练习A第三十四页，共37页。2.某些金属晶体(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式严密堆积，即在晶体构造中可以划出一块正立方体的构造单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。第三十五页，共37页。

3.金属铜为面心立方晶体，如下图，