金屬晶體原子堆積方式課件

1、第三章 第三節(jié) 金屬晶體金屬晶體中原子的基本堆積模型第三章 第三節(jié) 金屬晶體金屬晶體中原子的基本堆積模型活動與探究1：平面上金屬原子緊密排列的方式 從水槽盒子里取出：4組等徑小球（3個(gè)排成一條直線的）將等徑小球放置在平面上，排成4排，使球面緊密接觸，有哪些排列方式？活動與探究1：平面上金屬原子緊密排列的方式 從水槽盒子里取平面上金屬原子緊密排列的兩種方式配位數(shù)為4配位數(shù)為61122334456平面上金屬原子緊密排列的兩種方式配位數(shù)為4配位數(shù)為611224個(gè)小球形成一個(gè)四邊形空隙，一種空隙。 見“ ”。 4個(gè)小球形成一個(gè)四邊形空隙，一種空隙。3個(gè)小球形成一個(gè)三角形空隙，兩種空隙。 一 種： 見“

2、 ”另一種： 見“ ” 3個(gè)小球形成一個(gè)三角形空隙，兩種空隙。 平面上金屬原子緊密排列的兩種方式非密置層放置密置層放置配位數(shù)為4配位數(shù)為61122334456平面上金屬原子緊密排列的兩種方式非密置層放置密置層放置配位數(shù)活動與探究2三維空間里非密置層金屬原子的堆積方式 先將兩組小球以非密置層的排列方式排列在一個(gè)平面上：在其上方再堆積一層非密置層排列的小球，使相鄰層上的小球緊密接觸，有哪些堆積方式？活動與探究2三維空間里非密置層金屬原子的堆積方式 先將兩組三維空間里非密置層的金屬原子的堆積方式（1）第二層小球的球心正對著第一層小球的球心 （2）第二層小球的球心正對著第一層小球形成的空穴 三維空間里

3、非密置層的金屬原子的堆積方式（1）（2）簡單立方晶胞（1）簡單立方堆積Po簡單立方晶胞（1）簡單立方堆積Po配位數(shù)：1234132456同層4，上下層各16配位數(shù)：1234132456同層4，上下層各16簡單立方晶胞平均占有的原子數(shù)目： 818= 1簡單立方晶胞平均占有的原子數(shù)目： 818= 1金屬原子半徑 r 與正方體邊長 a 的關(guān)系：aaaaa = 2 r金屬原子半徑 r 與正方體邊長 a 的關(guān)系：aaaaa =簡單立方：空間利用率：(2r)34r3/3= 52.36%1個(gè)晶胞中平均含有1個(gè)原子V球=V晶胞=（2r）3=8r3空間利用率只有52%，是金屬中最不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，只有少數(shù)金屬如-P

4、o屬于這種類型。在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共享，微粒數(shù)為：81/8 = 1簡單立方：空間利用率：(2r)34r3/3= 52.36%體心立方晶胞（2）體心立方堆積（鉀型）體心立方晶胞（2）體心立方堆積（鉀型）配位數(shù)：8125678上下層各443配位數(shù)：8125678上下層各443體心立方晶胞平均占有的原子數(shù)目： 818= 2+ 1體心立方晶胞平均占有的原子數(shù)目： 818= 2+ 1金屬原子半徑 r 與正方體邊長 a 的關(guān)系：aaaa2ab = 4 rb =3aa = 4 r3b2a金屬原子半徑 r 與正方體邊長 a 的關(guān)系：aaaa2ab體心立方堆積ab空間利用率=a周期表中堿金屬Li, N

5、a, K, Rb, Cs和一些過渡屬V, Nb, Ta,Cr, Mn, Fe等20多金屬屬于體心立方晶體。體心立方堆積ab空間利用率=a周期表中堿金屬Li, Na, 活動與探究3 三維空間里密置層金屬原子的堆積方式 將密置層的小球在一個(gè)平面上黏合在一起，再一層一層地堆積起來（至少堆4層），使相鄰層上的小球緊密接觸，有哪些堆積方式？注意：堆積方式的周期性、穩(wěn)定性AABB活動與探究3 三維空間里密置層金屬原子的堆積方式 將密置層三維空間里密置層的金屬原子的堆積方式（1）ABAB堆積方式（2）ABCABC堆積方式三維空間里密置層的金屬原子的堆積方式（1）（2）123456123456AB第二層小球的

6、球心對準(zhǔn)第一層的 1、3、5 位（）或?qū)?zhǔn) 2、4、6 位（）。關(guān)鍵是第三層，對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。俯視圖 123456123456AB第二層小球的球心對準(zhǔn)第一層的 1前視圖ABABA（1）ABAB堆積方式第三層小球?qū)?zhǔn)第一層的小球。每兩層形成一個(gè)周期地緊密堆積。123456前視圖ABABA（1）ABAB堆積方式第三層小球?qū)?zhǔn)第一層（2）ABCABC堆積方式第三層小球?qū)?zhǔn)第一層小球空穴的2、4、6位。第四層同第一層。每三層形成一個(gè)周期地緊密堆積。123456123456ABABCA123456前視圖C（2）ABCABC堆積方式第三層小球?qū)?zhǔn)第一層小球空穴的2俯視圖

7、：ABAB堆積方式ABCABC堆積方式俯視圖：ABAB堆積方式ABCABC堆積方式（1）ABAB堆積方式 六方最密堆積（鎂型）（1）ABAB堆積方式 六方最密堆積（鎂型）12345678910111212配位數(shù)：123456同層 6，上下層各 312345678910111212配位數(shù)：123456同層六方緊密堆積晶胞平均占有的原子數(shù)目： 818+= 2 1六方緊密堆積晶胞平均占有的原子數(shù)目： 818+= 2 1金屬原子的半徑 r 與六棱柱的邊長 a、高 h 的關(guān)系： a = 2 rahh =a632金屬原子的半徑 r 與六棱柱的邊長 a、高 h 的關(guān)系： 六方最密堆積s2r空間利用率=s=7

8、4%Be, Mg, Sc, Ti, Zn, Cd等金屬原子屬于六方密堆積結(jié)構(gòu)六方最密堆積s2r空間利用率=s=74%Be, Mg, Sc（2）ABCABC堆積方式面心立方最密堆積（銅型）A B C（2）ABCABC堆積方式面心立方最密堆積（銅型）A 12345678910111212配位數(shù)：同層 6，上下層各 312345612345678910111212配位數(shù)：同層 6，上下層面心立方緊密堆積晶胞平均占有的原子數(shù)目：818= 4+216面心立方緊密堆積晶胞平均占有的原子數(shù)目：818= 4+2金屬原子的半徑r與正方體的邊長a的關(guān)系： a = 4 r2aaaaa金屬原子的半徑r與正方體的邊長a

9、的關(guān)系： a = 4 r2面心立方最密堆積4ra=74%空間利用率=面心立方最密堆積4ra=74%空間利用率=堆積方式晶胞類型空間利用率配位數(shù)實(shí)例面心立方最密堆積堆積方式及性質(zhì)小結(jié)簡單立方堆積體心立方密堆積六方最密堆積面心立方六方體心立方簡單立方74%74%68%52121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo堆積方式晶胞類型空間利用率配位數(shù)實(shí)例面心立方最密堆積堆積方式a4R練1：金屬鎢晶胞是一個(gè)立方體，在該晶胞中每個(gè)頂角各有一個(gè)鎢原子，中心有一個(gè)鎢原子，實(shí)驗(yàn)測得金屬鎢原子的相對原子質(zhì)量為183.9,半徑為0.137nm。求晶胞的邊長；計(jì)算金屬鎢的密度。晶胞中每個(gè)頂角各有一個(gè)

10、鎢原子，這個(gè)鎢原子為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)鎢原子有1/8屬于該晶胞，體心有一個(gè)金屬原子，那么，這個(gè)晶胞中含鎢原子為2 個(gè)，則=2183.9/6.021023(0.31610-7)3=19.36g/cm3 鉀型體心立方晶胞金屬鎢的晶胞與已經(jīng)學(xué)過的哪種晶型類似？1nm=10-9m=10-7cm復(fù)習(xí)1pm=10-12ma4R練1：金屬鎢晶胞是一個(gè)立方體，在該晶胞晶胞中每個(gè)頂角各現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四種晶胞，可推知甲晶體中與的粒子個(gè)數(shù)比為；乙晶體 的化學(xué)式為 ；丙晶體的化學(xué)式為 ；丁晶體的化學(xué)式為。ABCDFEZXY1:1DC2或C2DEF或FEXY2Z甲乙丙丁練2：現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四種晶胞，可推知甲晶體

11、中與的粒子個(gè)數(shù)比為上圖甲、乙、丙分別為體心堆積、面心立方堆積、六方堆積的結(jié)構(gòu)單元，則甲、乙、丙三種結(jié)構(gòu)單元中，金屬原子個(gè)數(shù)比為。甲 乙 丙1:2:3乙晶胞中所含金屬原子數(shù)為81/8+61/2=4晶胞中所含金屬原子數(shù)為121/6+21/2+3=6練3：上圖甲、乙、丙分別為體心堆積、面心立方堆積、六方堆積的結(jié)構(gòu)單堆積方式晶胞類型空間利用率配位數(shù)實(shí)例面心立方最密堆積堆積方式及性質(zhì)小結(jié)簡單立方堆積體心立方密堆積六方最密堆積面心立方六方體心立方簡單立方74%74%68%52121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo堆積方式晶胞類型空間利用率配位數(shù)實(shí)例面心立方最密堆積堆積方式金屬晶體原

12、子堆積方式體心立方堆積配位數(shù)：8體心立方堆積配位數(shù)：8面心（銅型）堆積方式的空間利用率計(jì)算aa4R面心面心（銅型）堆積方式的空間利用率計(jì)算aa4R面心 1、已知金屬銅為面心立方晶體，如圖所示，銅的相對原子質(zhì)量為63.54，密度為8.936g/cm3，試求（1）圖中正方形邊長 a，（2）銅的原子半徑 RaRRorr課外練習(xí)aRR 1、已知金屬銅為面心立方晶體，如圖所示，銅的相對原子質(zhì)1、已知金屬銅為面心立方晶體，如圖所示，銅的相對原子質(zhì)量為63.54，密度為8.936g/cm3，試求（1）圖中正方形邊長 a，（2）銅的原子半徑 R晶胞中每個(gè)頂角各有1個(gè)銅原子，這個(gè)銅原子為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)銅原子有1/8屬于該晶胞，面心有6個(gè)金屬原子，有1/6屬于該晶胞，1個(gè)晶胞中含銅原子4 個(gè)，則= 463.54/6.021023(R10-7)3 =8.936g/cm31nm=10-9m=10-7cm復(fù)習(xí)1p