金属晶体（上课）

第3节金属晶体一、金属键1、概念：金属阳离子和自由电子之间的相互作用。2、成键微粒：金属阳离子和自由电子3、影响金属键强弱的因素：金属阳离子所带电荷越多、半径越小，金属键越强。二、金属晶体1、概念：金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体。2、构成粒子：金属阳离子和自由电子构成粒子间的相互作用：金属键3、金属晶体熔、沸点的比较金属阳离子所带电荷越多、半径越小，金属键越强，金属晶体熔、沸点越高。4、“电子气理论”对金属性质的解释导电性在外加电场的作用下，自由电子就会发生定向移动形成电流，所以金属容易导电。导热性自由电子在运动时与金属离子碰撞而引起能量交换，从而能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。4、“电子气理论”对金属性质的解释延展性当金属受到外力时，晶体中的各离子层就会发生相对滑动，由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性，受到外力后相互作用没有被破坏，故金属只发生形变而不断裂。4、“电子气理论”对金属性质的解释金属光泽当可见光照射金属时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快放出各种频率的光，因此绝大多数金属呈现银白色或银灰色光泽。金属在粉末状态时，金属的晶面取向杂乱，晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。金属之最应用最广泛的金属是铁（Fe）最稳定的金属单质是金（Au）熔点最高的金属单质是钨(W)，最低的是汞(Hg)密度最小的是锂(Li)延展性最好的是金（Au）导电性能最好的是银（Ag）（1）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。（3）配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数。（2）空间利用率：构成晶体的粒子在整个晶体空间中所占有的体积百分比，用它来表示紧密堆积的程度。三、金属晶体的堆积模型

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。

等径圆球的密堆积在一列上的密堆积排列：

二维平面堆积方式I型II型行列对齐四球一空非最紧密排列行列相错三球一空最紧密排列密置层非密置层二维平面堆积的两种方式配位数为4配位数为6非密置层密置层三维空间非密置层的堆积方式

先将等径圆球以非密置层的排列方式排列在一个平面上：在其上方再堆积一层非密置层排列的小球，使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方式？三维空间非密置层的堆积方式（1）第二层小球的球心正对着第一层小球的球心

（2）第二层小球的球心正对着第一层小球形成的空穴

简单立方晶胞（1）简单立方堆积Po型（1）配位数：12341234566同层4，上下层各1（2）简单立方晶胞平均占有的原子数目：81×8=1（3）金属原子半径r与晶胞边长a的关系：aaaaa=2r（4）简单立方堆积空间占有率体心立方晶胞（2）体心立方堆积K型（1）配位数：812345678上下层各4（2）体心立方晶胞平均占有的原子数目：81×8=2+1（3）金属原子半径r与晶胞边长a的关系：aaaa2ab=4rb=3aa=4r3b2a（4）体心立方堆积空间占有率三维空间密置层的堆积方式

将密置层的小球在一个平面上黏合在一起，再一层一层地堆积起来（至少堆4层），使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方式？注意：堆积方式的周期性、稳定性AABB（1）ABAB…堆积方式（2）ABCABC…堆积方式三维空间密置层的堆积方式

123456123456AB第二层小球的球心对准第一层的1、3、5

位（▽）或对准2、4、6

位（△）。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。俯视图前视图ABABA（3）ABAB…堆积方式第三层小球对准第一层的小球。每两层形成一个周期地紧密堆积。123456（4）ABCABC…堆积方式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紧密堆积。123456123456ABABCA123456前视图C俯视图：ABAB…堆积方式ABCABC…堆积方式（3）ABAB…堆积方式——六方最密堆积（镁型）12345678910111212（1）配位数：123456同层6，上下层各3（2）六方晶胞平均占有的原子数目：61×12=6+3+21×2（3）金属原子的半径r与六棱柱的边长a、高h的关系：a=2rahh=a632；六方最密堆积的空间占有率=74%上下面为菱形边长为半径的2倍2r高为2倍正四面体的高（4）ABCABC…堆积方式——面心立方最密堆积（铜型）ABC12345678910111212（1）配位数：同层6，上下层各3123456123456（2）面心立方晶胞平均占有的原子数目：81×8=4+21×6（3）金属原子的半径r与晶胞边长a的关系：a=4r2aaaaa立方面心最密堆积的空间占有率=74%金属晶体的四中堆积模型对比②密置层三维堆积①非密置层三维堆积（2）金属晶体的原子堆积方式a、简单立方堆积配位数6；空间利用率52%b、体心立方堆积

（钾型）代表物：Be、Mg、Zn、Ti;

配位数:12；空间利用率74%；方式ABAB…C、六方最密堆积

（镁型）代表物：Li、Na、K、Rb、Cs、Fe;

配位数8；空间利用率68%d、面心立方最密堆积

（铜型）代表物：Cu、Au、Ag;

配位数:12；空间利用率74%;方式：ABCABC……阅读