《金属晶体》ppt课件.ppt
1.2金属晶体,一、 晶体1、定义：具有规则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】：人类对晶体结构的认识,3、晶胞：（1）定义： 晶胞是能够反映晶体结构特征的基本重复单位。,（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,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。,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。是能够反映晶体结构特征的基本重复单位。,因此，研究晶体结构只需研究其晶胞的结构。,（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相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。 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，而结构稳定。,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、紧密堆积成晶体。金属晶体中金属原子的紧密堆积是有一定规律的。,（2）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,等径圆球的密堆积,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：一个原子紧密接触的原子数 非密置层 密置层,5,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： ,金属晶体,金属原子,自由电子,等径圆球的密堆积,(3) 三维空间堆积方式,. 简单立方堆积,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。,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：,a = 2 r,教科书P36图3-10,Na、K、Cr、Mo、W等,. 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,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%。,体心立方堆积 钾型,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： ,第一层 ：,密置堆积,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。,上图是此种六方堆积的前视图,A,第一种： 将第三层球对准第一层的球,于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，形成六方堆积。,III.六方堆积,镁、锌、钛等,六方最密堆积分解图,配位数 12 ( 同层 6，上下层各 3 ),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。,A,B,A,B,C,A,C,IV. ABCABC堆积方式,此种立方紧密堆积的前视图,配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 ),面心立方堆积,金、银、铜、铅等,面心立方,面心立方最密堆积分解图,6、金属晶体的堆积方式和对应的晶胞,7. 晶胞中金属原子数目的计算(平均值),顶点占1/8,棱上占1/4,面心占1/2,体心占1,（1）：,（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：121/6 + 21/2 + 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：81/8 + 61/2 = 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：81/8 + 1 = 2,长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献： 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：,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。,(2) 合金的特性 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；) 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,1. 右图是钠晶体的晶胞结构，则晶胞中的原子数是 .如某晶体是右图六棱柱状晶胞，则晶胞中的原子数是 .,练 习,81/8 +1=2,121/6+21/2 + 3 = 6,2. 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，如图所示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 BMNC D条件不够，无法写出化学式,C,练 习,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,2. 某些金属晶体(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，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。,3. 已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜的相对原子质量为63.54，密度为8.936g/cm3，试求（1）图中正方形边长 a，（2）铜的金属半径 r,a,a,r,r,o,r,r,提示：数出面心立方中的铜的个数：,晶体的概念,晶体：,具有规则几何外形的固体。,晶体为什么具有规则的几何外形呢?,构成晶体的微粒有规则排列的结果.,晶胞:反映晶体结构特征的基本重复单位.,晶胞在空间连续重复延伸而形成晶体。,
