晶体结构与性质 W：2021.4 第三章 学习 目标 1. 了解金属晶体内原子的几种常见排列方式 2.训练动手能力和空间想象能力 重难点： 金属晶体内原子的空间排列方式 第三节 金属晶体 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。 理论基础： 观察 学习 二、金属晶体的原子堆积模型 1、几个概念 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 在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数 配位数 紧密堆积 晶体的空间被微粒占有的体积百分数，用它来表示紧密堆积的程度 空间利用率 金属原子尽可能地互相接近，尽量占据较小的空间。 ———紧密堆积 观察 学习 金属原子在二维空间（平面）上有二种排列方式 （a）非密置层????（b）密置层 1.金属晶体可以看成金属原子在三维空间中堆积而成.那么,非密置层在三维空间里堆积有几种方式？请比较不同方式堆积时金属晶体的配位数、原子的空间利用率、晶胞的区别。 配位数=4 配位数=6 2、金属晶体的几种堆积模型 思考探究 简单立方晶胞 2、金属晶体的几种堆积模型 如：Po (1)简单立方堆积 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 同层4，上下层各1 如：Po (1)简单立方堆积 晶胞中原子个数： 配位数： 原子空间利用率： 6 1 8 1 ×8 = 1 a = 2 r 若已知晶胞边长为a，求空间利用率： r = a/2 空间利用率= ????????????(????????)???????????? ? =????????×????????????% ? =52.36% 52.36% 先找到金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系： 体心立方晶胞 2、金属晶体的几种堆积模型 如：K (2)体心立方堆积 （ IA，VB，VIB） 如：K (2)体心立方堆积 晶胞中原子个数： 配位数： 原子空间利用率： 8 2 68.02% 8 1 ×8 = 2 + 1 1 2 3 4 5 6 7 8 上下层各4 c = 4 r c = 3 a r = ????????a ? 金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系： a = 4 r 3 空间利用率=晶胞中原子的体积晶胞的体积×100% = ? 2×43????(3????4)???????????? ? =3????8×????????????% ? =68.02% 三维空间里密置层的金属原子的堆积方式 （1） ABAB… 堆积方式 （2） ABCABC… 堆积方式 观察 学习 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 A B 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 A B A B A （1）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。 1 2 3 4 5 6 观察 学习 （2）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。 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 A B A B C A 1 2 3 4 5 6 前视图 C 如：Mg (3)六方最密堆积 晶胞中原子个数： 配位数： 原子空间利用率： 12 2 74% 6 1 ×4 = 2 + 1 + 12 1 ×4 简化为长方体： = 2 + 1 8 1 ×8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 同层 6，上下层各 3 金属原子的半径 r 与六棱柱的边长 a、高 h 的关系： a = 2 r a h x = a 6 3 a a/2 x h = a 6 3 2 y y = a 3 3 空间利用率 = 2×43????(????2)????????×????????????×???????????????? ? =????????????×????????????% ? =74% A B C 2、金属晶体的几种堆积模型 ———ABCABC…堆积方式 (4)面心立方 最密堆积 如：Cu（ ⅠB Pb Pd Pt ） 如：Cu (4)面心立方最密堆积 晶胞中原子个数： 配位数： 原子空间利用率： 12 4 74% 8 1 ×8 = 4 + 2 1 ×6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 同层 6，上下层各 3 1 2 3 4 5 6 a = 4 r 2 金属原子的半径r与正方体的边长a的关系： b = 4 r b = 2 a r = ????????a ? 空间利用率=晶胞中原子的体积晶胞的体积×100% = ? ????×43 ... ...
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