金属键金属晶体

1、专题3 微粒间作用力与物质性质 第一单元 金属键金属晶体 南靖一中 沈建忠,（第二课时）,黄铁矿,萤 石,水晶,绿色鱼眼石,菱锰矿,二、晶体,1.晶体与非晶体,(1)晶体：内部微粒（原子、离子或分子）在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。,(2)非晶体：内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态。,2.晶体的特性,（1）具有规则的几何外形。,（2）自范性：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。,（3）各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。,（4）对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。,（5）有固定的熔点而非晶态没有。,3.晶体的种类,根据内部微

2、粒的种类和微粒间的相互作用不同，将晶体分为离子晶体、金属晶体、原子晶体和分子晶体。,4、晶胞：从晶体中“截取”出来具有代表 性的最小部分。是能够反映晶体结构 特征的基本重复单位。,整个晶体就是晶胞按其周期性在二维空间重复 排列而成的。这种排列必须是晶胞的并置堆砌。,晶胞与晶体 砖块与墙 蜂室与蜂巢,三、金属晶体,金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。主要有三种晶体类型。,A1A2A3,金属晶体的原子平面堆积模型,（a）非密置层（b）密置层,哪种排列方式圆球周围剩余空隙最小？,1、晶体的密堆积和非密置结构,（1）、简单立方堆积（Po）,2、金属晶体的原子空间堆积模型,简单立方堆积：将非密置层

3、在空间一层一层 的堆积，有两种堆积方式，其中一种的堆积 如上图，相邻非密置层的原子核在同一直线 上，这种堆积方式形成的晶胞为一个立方体 即简单立方。配位数为6，分别位于上、下 前、后、左、右。这种堆积的空间利用率低。,（2）、体心立方堆积,体心立方堆积：非密置层在空间一层一层 的堆积的另一种方式是将上层的金属原子 填入下层四个金属原子形成的凹穴中，下 一层的原子核与上一层中四个球围成的空 在同一直线上。 8 个顶点上的球互不相切， 但均与体心位置上的球相切。 配位数 8 ， 空间利用率为 68% 。,K、Na、Cr、Mo、W,（3）、面心立方堆积,在一个层中，最紧密的堆积方式， 是一个球与周围

4、 6 个球相切，在 中心的周围形成 6 个凹位，将其 算为第一层。,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。,面心立方紧密堆积的前视图,A,第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 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 ),Au、Ag、Cu、Al,ABC ABC 形式的堆积，为什么是面心立方堆积？ 我们来加以说明。,面心立方最密堆积（A一）图,面心立方最密堆积（A1）分解图,下图是六方紧 密堆积的前视图,A,另

5、一种是将球对准第一层的球。,于是每两层形成一个周期，即AB AB 堆积方式，形 成六方紧密堆积。,配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 ),（4）、六方紧密堆积,Mg、Zn、Ti,六方最密堆积（A3）图,六方最密堆积（A3）分解图,3、归纳和总结：三维堆积四种方式,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, , ,镁型,铜型,金属晶体的两种最密堆积方式,面心立方堆积,六方堆积,4. 常见三种密堆积的晶胞,六方晶胞,六方密堆结构晶胞,面心立方晶胞,面心立方结构晶胞,体心立方晶胞,体心立方结构晶胞,四、晶胞中粒子数的求算（均摊法） 1、方法：,（1）处于顶点的粒子，同时为8个

6、晶胞所共有，每个粒子有1/8属于该晶胞；,（2）处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有1/4属于该晶胞；,（4）处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。,（3）处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有1/2属于该晶胞；,2.三种金属晶体晶胞中微粒数的计算,(1)六方晶胞：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：121/6 + 21/2 + 3 = 6,（2）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2个晶胞共有。 微粒数为：81/8 + 61/2 = 4,长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献： 顶 -1/8

7、棱-1/4 面-1/2 心-1,(3)、体心立方：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：81/8 + 1 = 2,1、合金是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质 。,合金一般是将各组分熔合成均匀的液体，再经冷凝而制得的。,五、合金,1)具有超导性质的合金，如Nb3Ge，Nb3Al，Nh3Sn，V3Si，NbN等 2)具有特殊电学性质的金属间化合物，如InTe-PbSe，GaAs-ZnSe等在半导体材料用 3)具有强磁性的合金物，如稀土元素（Ce，La，Sm，Pr，Y等）和Co的化合物，具有特别优异的永磁性能,2、合金的特性：,4)具有奇特吸释氢本领的合金（常称为贮氢材料），如 LaNi5，FeTi，R2Mg17和R2Ni2Mg15。(R等仅代表稀土 La，Ce，Pr，Nd或混合稀土）是一种很有前途的储能和换能材料。 5)具有耐热特性的合金，如Ni3Al，NiAl，TiAl，Ti3Al，FeAl，Fe3Al，MoSi2，NbBe12。ZrBe12等不仅具有很好的高温强度，并且，在高温下具有比较好的塑性,6)耐蚀的合金，如某些金属的碳化物，硼化物、氨化物和氧化物等在侵蚀介质中仍很耐蚀，若通过表面涂覆方法，可大大提高被涂覆件的耐蚀性能； 7)具有形状记忆效应、超弹性和消震性的合