《金属晶体(第1课时)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属晶体(第1课时)（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、导入问题：晶体的特性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、晶体形成的一段途径： （1）熔融态物质凝固； （2）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华） （3）溶质从溶液中析出。3.晶体的特性 （1）具有规则的几何外形。 （2）自范性：（3）各向异性： （4）对称性： （5）有固定的熔点（6）均一性 （7）最小的内能（8）稳定性4.晶体的种类根据内部微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、分子晶 体。二、晶体结构的堆积模型都
2、趋向于使原子或分子吸引尽可能多的原 子或分子分布于周围，并以密堆积的方式 降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。下图是A3型六方 紧密堆积的前视图ABABA配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 )1.等径圆球的密堆积面心立方紧密堆积的前视图ABCAABC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A1型。 配位数 12 。( 同层 6， 上下层各 3 ) BCA面心立方堆积这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为 74.05%。金属钾 K 的 立方体心堆积 立方体心堆积：配位数 8 ，空间利用率为 68.02% 。2.非等径圆球的密堆积由离子构成的晶体可视为不
3、等径圆球的密堆 积，即将不同半径的圆球的堆积看成是大球先 按一定方式做等径圆球的密堆积。小球再填充 在大球所形成的空隙中。 配位数：一个原子或离子周围所邻接的原子或离子 的数目。 如NaCl配位数为6，即每个Na+离子周围 直接连有6个CI-，反之亦然。三、晶体结构的基本单元-晶胞 1.晶胞(1)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。 (2)晶胞一定是一个平行六面体，其三条边的长度不一 定相等也不一定互相垂内；晶胞的形状和大小由具 体晶体的结构所决定，晶胞不能是八面体或六方柱体 等其他形状。 (3)整个晶体就是晶胞按其周期性在二维空间重复排列
4、而成的。这种排列必须是晶胞的并置堆砌。所谓并置 堆砌是指平行六面体之间没有任何空隙，同时，相邻 的八个平行六面体均能共顶点相连接。2. 常见三种密堆积的晶胞六方晶胞-A3型面心立方晶胞-A1型体心立方晶胞-A2型顶点：棱边：面心：体心：长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：顶 -1/8 棱-1/4 面-1/2 心-13.晶胞中微粒数的计算（1）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(3)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
5、 + 3 = 6 (2)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 = 2u小结：晶胞中原子个数的计算体心：1面心：1/2顶点：1/8棱边：1/4AB练习1：根据离子晶体的晶胞结构，判断下 列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）化学式：AB练习2：根据离子晶体的晶胞结构，判断下 列离子晶体的化学式：（A表示阳离子）AB化学式： A2BAB化学式：练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列 离子晶体的化学式：（A表示阳离子）ABB化学式：A练习4：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列 离子晶体的化学式：（A表示阳离子）CABC3练习5：
6、下图为高温超导领域的一种化合物 钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性 的最小重复单元。1）在该物质的晶体中，每个钛离子周围与 它最接近且距离相等的钛离子共有 个2）该晶体结构单元中，氧、钛、钙离子的 个数比是 。 63 3 1 1 1 1TiTi OOCaCaO：121/43Ti: 8 1/81Ca：1 6.最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成 的气态团簇分子，如右图所示。顶角和面心的 原于是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原 子，则它的分子式是 ( )ATiC BTi4C4， CTi14C13 DTi13C14 7、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞（如图2- 8所示），可推知：甲晶体中A与B的离子
7、个 数比为；乙晶体的化学式为；丙晶体的化 学式为_；丁晶体的化学式为_ 。金属晶体：通过金属键作用形成 的单质晶体3-1-2 金 属 晶 体一、 金属晶体的密堆积结构思考：金属原子在形成晶体时有几种堆积方式？二、 金属晶体的密堆积结构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？ 简单立方堆积（Po）金属晶体的原子空间堆积模型1金属晶体的堆积方式简单立方堆积晶胞的形状是什 么？排列方式怎 样？ 体心立方堆积（ IA，VB，VIB）金属晶体的原子空间堆积模型2金属晶体的堆积方式钾型配位数 8三维堆积由非密置层堆积的两种方式简 单 立 方 堆 积 钾
8、型 体心 立方由 非 密 置 层 一 层 一 层 堆 积 而 成金属晶体的最密置层堆积方式三维堆积由最密置层堆积的两种方式123456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 )123456AB，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。下图是此种六方 紧密堆积的前视图ABABA第一种是将球对准第一层的球。123456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 )六方密堆积第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层 的 2，4，6 位，
9、不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。123456123456123456123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC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 ) 镁型铜型金属晶体的两种最密堆积方式六方密堆积立方面心堆积四种堆积方式,最常见的堆积为三种.立方体心堆积、立方面心堆积、 六方堆积。金属晶体的密堆积结构体心立方体心立方简单立方简单立方面心立方面心立方如;三种常见的立方晶体结构金属晶体的四中堆积模型对比思考：金属晶体中晶胞粒子数的计算三、晶体中晶胞粒子数的计算（1）顶端原子一般只计算 1/8 棱边
10、原子一 般只计算 1/4 面上原子一般只计算 1/2 内 部原子一般计算成 1 （2）晶胞内含的原子数=a*1/8+b*1/4+c*1/2+d a位于顶点的原子或离子数；b为位于棱边的原 子或离子数；c为位于面上的原子或离子数；d 为位于晶胞内的原子或离子数立方晶体中【思考】钠的晶胞里，含多少原子？2钠晶体的晶胞2、若如右图六棱柱状晶胞， 顶端原子一般只计算 1/6 棱边原子一般只计算 1/4 面上原子一般只计算 1/2 内部原子一般计算成 1 若此晶胞所有原子相同， 则此晶胞中含 6 个原子。1、 在金属晶体中最常见的三种堆积方式 有：（1）配位数为8的 堆积，（2）配位数为 的立方面心堆积
11、，（3） 配位数为 的 堆积。其中以 ABAB方式堆积的 和以ABCABC 方式堆积的 空间利用率相等 ，就的堆积层来看，二者的区别是在第 层。 能力训练1立方体心1212六方密堆积立方面心堆积六方密堆积三2、1183 K以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所 示，1183 K以上转变为图2所示结构的基本结构 单元，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同 （1）在1183 K以下的纯铁晶体中，与铁原子等 距离且最近的铁原子数为_个；在1183 K以 上的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原 子数为_；812（2）纯铁晶体在晶型转变前后，二者基本结 构单元的边长之比为（1183 K以下与1183K以 上之比）_。（3）转变温度前后两者的密度比（1183 K以下与1183 K以上之比）_。 【课堂小结】 1、金属晶体 中原子的堆 积方式 非密置层 简单立方堆积 体心立方堆积 密置层六方密堆积 面心立方堆积三种最常 见堆积方 式 2、晶体中晶胞粒子数的计算 体心：1面心:1/2顶点:1/8棱边:1/4
