金屬鍵金屬晶體教案課件

金屬鍵金屬晶體金屬鍵金屬晶體1第一部分金屬鍵與金屬特性第1頁/共61頁第一部分第1頁/共61頁2金屬的分類按密度分重金屬：銅、鉛、鋅等輕金屬：鋁、鎂等冶金工業(yè)黑色金屬：鐵、鉻、錳有色金屬：除鐵、鉻、錳以外的金屬按儲量分常見金屬：鐵、鋁等稀有金屬：鋯、釩、鉬4.5g/cm3第2頁/共61頁金屬的分類按密度分重金屬：銅、鉛、鋅等輕金屬：鋁、鎂等冶3一、金屬鍵與金屬特性存在：金屬單質(zhì)或合金。成鍵微粒：微粒間作用力：金屬鍵金屬陽離子和自由電子成鍵特點：無方向性和飽和性金屬鍵概念：金屬陽離子與自由電子之間的強烈的相互作用－金屬鍵。金屬鍵的本質(zhì)：靜電作用第3頁/共61頁一、金屬鍵與金屬特性存在：金屬單質(zhì)或合金。成鍵微粒4根據(jù)金屬的用途和日常生活經(jīng)驗，金屬有哪些的物理性質(zhì)?金屬物理性質(zhì)：容易導電、導熱，有延展性等。不同的金屬有不同的熔沸點。硬度也不相同。第4頁/共61頁根據(jù)金屬的用途和日常生活經(jīng)驗，金屬有哪些的物理性質(zhì)?金屬物5通常情況下金屬晶體內(nèi)部電子的運動是自由流動的，但在外加電場的作用下會定向移動形成電流,所以金屬具有導電性。（1）導電性第5頁/共61頁通常情況下金屬晶體內(nèi)部電子的運動是自由流動的，但在外加電場的6（2）導熱性由于金屬晶體中自由電子運動時與金屬離子碰撞并把能量從溫度高的部分傳導溫度低的部分，從而使整塊金屬達到相同的溫度第6頁/共61頁（2）導熱性由于金屬晶體中自由電子運動時與金屬離子碰撞并把能7金屬的延展性自由電子+金屬離子金屬原子錯位+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++第7頁/共61頁金屬的延展性自由電子+金屬離子金屬原子錯位+++++++++84、金屬晶體結(jié)構具有金屬光澤和顏色由于自由電子可吸收所有頻率的光，然后很快釋放出各種頻率的光，因此絕大多數(shù)金屬具有銀白色或鋼灰色光澤。而某些金屬（如銅、金、銫、鉛等）由于較易吸收某些頻率的光而呈現(xiàn)較為特殊的顏色。當金屬成粉末狀時，金屬晶體的晶面取向雜亂、晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以成黑色。第8頁/共61頁4、金屬晶體結(jié)構具有金屬光澤和顏色由于自由電子可吸收所有頻率9

金屬的特點①常溫下，單質(zhì)都是固體，汞(Hg)除外；②大多數(shù)金屬呈銀白色，有金屬光澤，但金(Au)——色，銅(Cu)——色，鉍(Bi)——色，鉛(Pb)——色。

黃紅微紅

藍白第9頁/共61頁金屬的特點①常溫下，單質(zhì)都是固體，汞(Hg)除外；10

金屬鍵的強弱可用金屬的原子化熱來衡量。金屬的原子化熱是指：1mol金屬固體完全氣化成相互遠離的氣態(tài)原子時吸收的能量。單位：kJ/mol影響金屬鍵的因素有的金屬軟如蠟,有的金屬硬如鋼;有的金屬熔點低,有的金屬熔點高,為什么?第10頁/共61頁金屬鍵的強弱可用金屬的原子化熱來衡量。影響金屬鍵的因素11觀察下表，思考金屬的原子化熱與什么因素有關，其可能會影響金屬的什么性質(zhì)？金屬NaMgAlCr原子外圍電子排布3s13s23s23p13d54s1原子半徑/pm186160143.1124.9原子化熱/kJ·mol-1108.4146.4326.4397.5熔點/℃97.56506601900

金屬的熔點、硬度與金屬鍵的強弱有關，金屬鍵的強弱又可以用原子化熱來衡量。第11頁/共61頁觀察下表，思考金屬的原子化熱與什么因素有關，其可能會影響金屬12(2)影響金屬鍵強弱的因素①金屬元素的原子半徑②單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目一般而言：

金屬元素的原子半徑越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目越大，金屬鍵越強，金屬晶體的硬度越大，熔、沸點越高。

第12頁/共61頁(2)影響金屬鍵強弱的因素①金屬元素的原子半徑第12頁/共613(3)金屬鍵對物質(zhì)性質(zhì)影響金屬鍵越強，金屬晶體的硬度越大，熔、沸點越高。

如：

①同一周期金屬原子半徑越來越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)增加，故熔點越來越高，硬度越來越大；②同一主族金屬原子半徑越來越大，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)減少，故熔點越來越低，硬度越來越小。

③金屬晶體熔點差別很大第13頁/共61頁(3)金屬鍵對物質(zhì)性質(zhì)影響金屬鍵越強，金屬晶體的硬度越大，熔141.下列有關金屬鍵的敘述錯誤的是()A.金屬鍵沒有方向性B.金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈的靜電吸引作用C.金屬鍵中的電子屬于整塊金屬D.金屬的性質(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關B練習第14頁/共61頁1.下列有關金屬鍵的敘述錯誤的是(15第二部分金屬晶體與堆積方式具有規(guī)則幾何外形的固體第15頁/共61頁第二部分具有規(guī)則幾何外形的固體第15頁/共61頁16晶胞：從晶體中“截取”出來具有代表性的最小部分。是能夠反映晶體結(jié)構特征的基本重復單元。晶胞與晶體磚塊與墻蜂室與蜂巢NaCl晶胞第16頁/共61頁晶胞：從晶體中“截取”出來具有代表性的最小部分。是能夠反映晶17密堆積的定義:密堆積：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結(jié)合的晶體中，原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空間的堆積密度最大的那些結(jié)構。密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢能盡可能降低，而結(jié)構穩(wěn)定。第17頁/共61頁密堆積的定義:密堆積：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等18

二維平面堆積方式I型II型行列對齊四球一空非最緊密排列行列相錯三球一空最緊密排列密置層非密置層等徑圓球的密堆積第18頁/共61頁二維平面堆積方式I型II型行列對齊四球一空非最緊密19展示兩種排列方式并理解每一種方式的配位數(shù)及空間利用率。配位數(shù)：一個原子緊密接觸的原子數(shù)

非密置層密置層2134213645第19頁/共61頁展示兩種排列方式并理解每一種方式的配位數(shù)及空間利用率。21320金屬晶體金屬原子自由電子等徑圓球的密堆積第20頁/共61頁金屬晶體金屬原子自由電子等徑圓球的密堆積第20頁/共61頁21(2)三維空間堆積方式Ⅰ.簡單立方堆積第21頁/共61頁(2)三維空間堆積方式Ⅰ.簡單立方堆積第21頁/共622形成簡單立方晶胞，配位數(shù)為6，為非密置堆積，空間利用率較低，為52％，金屬釙（Po）采取這種堆積方式。第22頁/共61頁形成簡單立方晶胞，配位數(shù)為6，為非密置堆積，空間利用率較低，23形成簡單立方晶胞，空間利用率較低，為52％，討論：A、金屬原子半徑r與正方體邊長a的關系：aaaaa=2r教科書P36圖3-10第23頁/共61頁形成簡單立方晶胞，空間利用率較低，為52％，討論：aaaa24Na、K、Cr、Mo、W等Ⅱ.體心立方堆積非密置層的另一種堆積是將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中第24頁/共61頁Na、K、Cr、Mo、W等Ⅱ.體心立方堆積非密置層的25aaaaa=4r3這是另一種非密置堆積方式，將上層金屬填入下層金屬原子形成的凹穴中,得到的是體心立方堆積。其配位數(shù)為8，空間利用率為68.02%。234578第25頁/共61頁aaaaa=4r3這是另一種非密置堆積方式，將上層金屬26體心立方堆積鉀型配位數(shù)：8空間占有率：68.02%第26頁/共61頁體心立方堆積鉀型配位數(shù)：8空間占有率：68.02%第2627密置層：3個小球形成一個三角形空隙，兩種空隙。一種：△另一種：▽

第27頁/共61頁密置層：3個小球形成一個三角形空隙，兩種空隙。第27頁/共28第一層：密置堆積第28頁/共61頁第一層：密置堆積第28頁/共61頁29123456第二層：對第一層來講最緊密的堆積方式是將球?qū)?，3，5位。(或?qū)?，4，6位，其情形是一樣的)123456AB，

關鍵是第三層，對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。第29頁/共61頁123456第二層：對第一層來講30

上圖是此種六方堆積的前視圖ABABA

第一種：將第三層球?qū)实谝粚拥那?23456

于是每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式，形成六方堆積。III.六方堆積鎂、鋅、鈦等第30頁/共61頁上圖是此種六方ABABA第一種：將31六方最密堆積分解圖

配位數(shù)12(同層6，上下層各3

)第31頁/共61頁六方最密堆積分解圖配位數(shù)12(同層32（1）ABAB…堆積方式（2）ABCABC…堆積方式第32頁/共61頁（1）ABAB…堆積方式33第三層小球?qū)实谝粚有∏蚩昭ǖ?、4、6位。第四層同第一層。每三層形成一個周期地緊密堆積。123456123456ABABCA123456前視圖CIV.

ABCABC…堆積方式第33頁/共61頁第三層小球?qū)实谝粚有∏蚩昭ǖ?、4、6位。1234561234面心立方（銅型）金屬晶體的原子空間堆積模型4第34頁/共61頁面心立方（銅型）金屬晶體的原子空間堆積模型4第34頁/共635此種立方緊密堆積的前視圖

配位數(shù)12

(同層6，上下層各3

)面心立方堆積金、銀、銅、鉛等ABC第35頁/共61頁此種立方緊密堆積的前視圖配位數(shù)12面心立方36BCA

ABCABC形式的堆積，為什么是面心立方堆積？

我們來加以說明。第36頁/共61頁BCAABCABC形式的堆積，為什么37紅、藍球是同種原子，使用兩種色球只是為了看清兩層的關系。密置雙層第37頁/共61頁紅、藍球是同種原子，使用兩種色球只是為了看清兩層的關系。38

A1型最密堆積:

ABCABC…A1型第3層球堆在正八面體空隙上第38頁/共61頁A1型最密堆積:ABCABC…A1型第39面心立方BCA第39頁/共61頁面心立方BCA第39頁/共61頁40面心立方最密堆積分解圖第40頁/共61頁面心立方最密堆積分解圖第40頁/共61頁41堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞非密置層簡單立方堆積Po(釙)52%6體心立方堆積Na、K、Cr、Mo、W68%82、金屬晶體的堆積方式和對應的晶胞第41頁/共61頁堆積模型采納這種堆積的典型代表空間配位數(shù)晶胞簡單立Po(釙)42堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞密置層六方最密堆積Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆積Cu、Ag、AuPb74%12第42頁/共61頁堆積模型采納這種堆積的典型代表空間配位數(shù)晶胞六方最Mg、Zn432.晶胞中金屬原子數(shù)目的計算(平均值)第43頁/共61頁2.晶胞中金屬原子數(shù)目的計算(平均值)第43頁/共61頁44頂點占1/8棱上占1/4面心占1/2體心占1第44頁/共61頁頂點占1/8棱上占1/4面心占1/2體心占1第44頁/共61452.晶胞中微粒數(shù)的計算在六方體頂點的微粒為6個晶胞共有，在面心的為2個晶胞共有，在體內(nèi)的微粒全屬于該晶胞。

微粒數(shù)為：12×1/6+2×1/2+3=6

在立方體頂點的微粒為8個晶胞共有，在面心的為2個晶胞共有。

微粒數(shù)為：8×1/8+6×1/2=4

在立方體頂點的微粒為8個晶胞共享，處于體心的金屬原子全部屬于該晶胞。

微粒數(shù)為：8×1/8+1=2長方體晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻：頂點----1/8棱----1/4面心----1/2體心----1(1)體心立方：(2)面心立方：(3)六方晶胞：第45頁/共61頁2.晶胞中微粒數(shù)的計算在六方體頂點的微粒為6個晶胞共有，在面46【思考】鈉的晶胞里，含多少原子？2鈉晶體的晶胞第46頁/共61頁【思考】鈉的晶胞里，含多少原子？2鈉晶體的晶胞第46頁/共6474【思考】銅的晶胞里，含多少原子？第47頁/共61頁4【思考】銅的晶胞里，含多少原子？第47頁/共61頁48如某晶體是右圖六棱柱狀晶胞，12×1/6+2×1/2+3=6頂端原子一般只計算

面上原子一般只計算

內(nèi)部原子一般計算成

則此晶胞中含

原子。六方晶胞

1/6

1/2

1第48頁/共61頁12×1/6+2×1/2+3=6頂端原子一般只計算49體心立方簡單立方面心立方四種堆積方式,最常見的堆積為后三種:六方堆積第49頁/共61頁體心簡單面心四種堆積方式,最常見的堆積為后三種:六方堆積第450理解金屬晶體中原子的堆積方式六方堆積面心立方堆積體心立方堆積立方堆積鉀型銅型釙型鎂型第50頁/共61頁理解金屬晶體中原子的堆積方式六方堆積面心立方堆積體心立方堆積51金屬晶體的空間利用率

空間利用率=

晶胞中原子的體積晶胞的體積第51頁/共61頁金屬晶體的空間利用率

空間利用率=

晶胞中原子的體積晶胞52合金(1)定義：把兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金。

例如，黃銅是銅和鋅的合金（含銅67%、鋅33%）；青銅是銅和錫的合金（含銅78%、錫22%）；鋼和生鐵是鐵與非金屬碳的合金。故合金可以認為是具有金屬特性的多種元素的混合物。第52頁/共61頁合金(1)定義：把兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合53(2)合金的特性

①合金的熔點比其成分中金屬

(低，高，介于兩種成分金屬的熔點之間；)②具有比各成分金屬更好的硬度、強度和機械加工性能。

低第53頁/共61頁(2)合金的特性低第53頁/共61頁54①簡單立方堆積配位數(shù)=6空間利用率=52.36%②體心立方堆積

——體心立方晶胞配位數(shù)=8空間利用率=68.02%③六方堆積

——六方晶胞配位數(shù)=12空間利用率=74.05%④面心立方堆積——面心立方晶胞配位數(shù)=12空間利用率=74.05%堆積方式及性質(zhì)小結(jié)第54頁/共61頁①簡單立方堆積配位數(shù)=6空間利用率=52.36%②55AB第55頁/共61頁AB第55頁/共61頁561、1183K以下純鐵晶體的基本結(jié)構單元如圖1所示，1183K以上轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2所示結(jié)構的基本結(jié)構單元，在兩種晶體中最鄰近的鐵原子間距離相同（1）在1183K以下的純鐵晶體中，與鐵原子等距離且最近的鐵原子數(shù)為______個；在1183K以上的純鐵晶體中，與鐵原子等距離且最近的鐵原子數(shù)為___________；812第56頁/共61頁1、1183K以下純鐵晶體的基本結(jié)構單元如圖1所示，11857A3.合金有許多特點,如鈉-鉀合金(含鉀50%~80%)為液體，而鈉鉀的單質(zhì)均為固體，據(jù)此推測生鐵、純鐵、碳三種物質(zhì)中，熔點最低的是()A.生鐵B.純鐵

C.碳D.無法確定第57頁/共61頁A3.合金有許多特點,如鈉-鉀合金(含鉀50%~80%58汞（熔點-38.72℃）鎢（熔點3380℃）熔點最低的金屬是--------熔點最高的金屬是--------密度最小的金屬是--------密度最大的金屬是--------硬度最小的金屬是--------硬度最大的金屬是--------延展性最好的金屬是-------最活潑的金屬是----------最穩(wěn)定的金屬是----------鋰（密度0.534克/厘米3

）鋨（密度22.59克/厘米3

）銫鉻金銫金資料金屬之最導電性最好的金屬是-------銀第58頁/共61頁汞（熔點-38.72℃）鎢（熔點3380℃）熔點最低的592.最近發(fā)現(xiàn)一種由某金屬原子M和非金屬原子N構成的氣態(tài)團簇分子，如圖所示．頂角和面心的原子是M原子，棱的中心和體心的原子是N原子，它的化學式為()A．B．MN

C．D．條件不夠，無法寫出化學式C第59頁/共61頁2.最近發(fā)現(xiàn)一種由某金屬原子M和非金屬原子N構成的氣態(tài)團簇603.鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好,介電常數(shù)高,在小型變壓器、話筒和擴音器中都有應用。其晶體的結(jié)構示意圖如下圖所示。則它的化學式為（）A.BaTi8O12B.BaTi4O6

C.BaTi2O4D.BaTiO3BaTiO第60頁/共61頁3.鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好,介電常數(shù)高,在小型變壓器、話筒和擴音61感謝您的觀看。第61頁/共61頁感謝您的觀看。第61頁/共61頁62金屬鍵金屬晶體金屬鍵金屬晶體63第一部分金屬鍵與金屬特性第1頁/共61頁第一部分第1頁/共61頁64金屬的分類按密度分重金屬：銅、鉛、鋅等輕金屬：鋁、鎂等冶金工業(yè)黑色金屬：鐵、鉻、錳有色金屬：除鐵、鉻、錳以外的金屬按儲量分常見金屬：鐵、鋁等稀有金屬：鋯、釩、鉬4.5g/cm3第2頁/共61頁金屬的分類按密度分重金屬：銅、鉛、鋅等輕金屬：鋁、鎂等冶65一、金屬鍵與金屬特性存在：金屬單質(zhì)或合金。成鍵微粒：微粒間作用力：金屬鍵金屬陽離子和自由電子成鍵特點：無方向性和飽和性金屬鍵概念：金屬陽離子與自由電子之間的強烈的相互作用－金屬鍵。金屬鍵的本質(zhì)：靜電作用第3頁/共61頁一、金屬鍵與金屬特性存在：金屬單質(zhì)或合金。成鍵微粒66根據(jù)金屬的用途和日常生活經(jīng)驗，金屬有哪些的物理性質(zhì)?金屬物理性質(zhì)：容易導電、導熱，有延展性等。不同的金屬有不同的熔沸點。硬度也不相同。第4頁/共61頁根據(jù)金屬的用途和日常生活經(jīng)驗，金屬有哪些的物理性質(zhì)?金屬物67通常情況下金屬晶體內(nèi)部電子的運動是自由流動的，但在外加電場的作用下會定向移動形成電流,所以金屬具有導電性。（1）導電性第5頁/共61頁通常情況下金屬晶體內(nèi)部電子的運動是自由流動的，但在外加電場的68（2）導熱性由于金屬晶體中自由電子運動時與金屬離子碰撞并把能量從溫度高的部分傳導溫度低的部分，從而使整塊金屬達到相同的溫度第6頁/共61頁（2）導熱性由于金屬晶體中自由電子運動時與金屬離子碰撞并把能69金屬的延展性自由電子+金屬離子金屬原子錯位+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++第7頁/共61頁金屬的延展性自由電子+金屬離子金屬原子錯位+++++++++704、金屬晶體結(jié)構具有金屬光澤和顏色由于自由電子可吸收所有頻率的光，然后很快釋放出各種頻率的光，因此絕大多數(shù)金屬具有銀白色或鋼灰色光澤。而某些金屬（如銅、金、銫、鉛等）由于較易吸收某些頻率的光而呈現(xiàn)較為特殊的顏色。當金屬成粉末狀時，金屬晶體的晶面取向雜亂、晶格排列不規(guī)則，吸收可見光后輻射不出去，所以成黑色。第8頁/共61頁4、金屬晶體結(jié)構具有金屬光澤和顏色由于自由電子可吸收所有頻率71

金屬的特點①常溫下，單質(zhì)都是固體，汞(Hg)除外；②大多數(shù)金屬呈銀白色，有金屬光澤，但金(Au)——色，銅(Cu)——色，鉍(Bi)——色，鉛(Pb)——色。

黃紅微紅

藍白第9頁/共61頁金屬的特點①常溫下，單質(zhì)都是固體，汞(Hg)除外；72

金屬鍵的強弱可用金屬的原子化熱來衡量。金屬的原子化熱是指：1mol金屬固體完全氣化成相互遠離的氣態(tài)原子時吸收的能量。單位：kJ/mol影響金屬鍵的因素有的金屬軟如蠟,有的金屬硬如鋼;有的金屬熔點低,有的金屬熔點高,為什么?第10頁/共61頁金屬鍵的強弱可用金屬的原子化熱來衡量。影響金屬鍵的因素73觀察下表，思考金屬的原子化熱與什么因素有關，其可能會影響金屬的什么性質(zhì)？金屬NaMgAlCr原子外圍電子排布3s13s23s23p13d54s1原子半徑/pm186160143.1124.9原子化熱/kJ·mol-1108.4146.4326.4397.5熔點/℃97.56506601900

金屬的熔點、硬度與金屬鍵的強弱有關，金屬鍵的強弱又可以用原子化熱來衡量。第11頁/共61頁觀察下表，思考金屬的原子化熱與什么因素有關，其可能會影響金屬74(2)影響金屬鍵強弱的因素①金屬元素的原子半徑②單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目一般而言：

金屬元素的原子半徑越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目越大，金屬鍵越強，金屬晶體的硬度越大，熔、沸點越高。

第12頁/共61頁(2)影響金屬鍵強弱的因素①金屬元素的原子半徑第12頁/共675(3)金屬鍵對物質(zhì)性質(zhì)影響金屬鍵越強，金屬晶體的硬度越大，熔、沸點越高。

如：

①同一周期金屬原子半徑越來越小，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)增加，故熔點越來越高，硬度越來越大；②同一主族金屬原子半徑越來越大，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)減少，故熔點越來越低，硬度越來越小。

③金屬晶體熔點差別很大第13頁/共61頁(3)金屬鍵對物質(zhì)性質(zhì)影響金屬鍵越強，金屬晶體的硬度越大，熔761.下列有關金屬鍵的敘述錯誤的是()A.金屬鍵沒有方向性B.金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈的靜電吸引作用C.金屬鍵中的電子屬于整塊金屬D.金屬的性質(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關B練習第14頁/共61頁1.下列有關金屬鍵的敘述錯誤的是(77第二部分金屬晶體與堆積方式具有規(guī)則幾何外形的固體第15頁/共61頁第二部分具有規(guī)則幾何外形的固體第15頁/共61頁78晶胞：從晶體中“截取”出來具有代表性的最小部分。是能夠反映晶體結(jié)構特征的基本重復單元。晶胞與晶體磚塊與墻蜂室與蜂巢NaCl晶胞第16頁/共61頁晶胞：從晶體中“截取”出來具有代表性的最小部分。是能夠反映晶79密堆積的定義:密堆積：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結(jié)合的晶體中，原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空間的堆積密度最大的那些結(jié)構。密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢能盡可能降低，而結(jié)構穩(wěn)定。第17頁/共61頁密堆積的定義:密堆積：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等80

二維平面堆積方式I型II型行列對齊四球一空非最緊密排列行列相錯三球一空最緊密排列密置層非密置層等徑圓球的密堆積第18頁/共61頁二維平面堆積方式I型II型行列對齊四球一空非最緊密81展示兩種排列方式并理解每一種方式的配位數(shù)及空間利用率。配位數(shù)：一個原子緊密接觸的原子數(shù)

非密置層密置層2134213645第19頁/共61頁展示兩種排列方式并理解每一種方式的配位數(shù)及空間利用率。21382金屬晶體金屬原子自由電子等徑圓球的密堆積第20頁/共61頁金屬晶體金屬原子自由電子等徑圓球的密堆積第20頁/共61頁83(2)三維空間堆積方式Ⅰ.簡單立方堆積第21頁/共61頁(2)三維空間堆積方式Ⅰ.簡單立方堆積第21頁/共684形成簡單立方晶胞，配位數(shù)為6，為非密置堆積，空間利用率較低，為52％，金屬釙（Po）采取這種堆積方式。第22頁/共61頁形成簡單立方晶胞，配位數(shù)為6，為非密置堆積，空間利用率較低，85形成簡單立方晶胞，空間利用率較低，為52％，討論：A、金屬原子半徑r與正方體邊長a的關系：aaaaa=2r教科書P36圖3-10第23頁/共61頁形成簡單立方晶胞，空間利用率較低，為52％，討論：aaaa86Na、K、Cr、Mo、W等Ⅱ.體心立方堆積非密置層的另一種堆積是將上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中第24頁/共61頁Na、K、Cr、Mo、W等Ⅱ.體心立方堆積非密置層的87aaaaa=4r3這是另一種非密置堆積方式，將上層金屬填入下層金屬原子形成的凹穴中,得到的是體心立方堆積。其配位數(shù)為8，空間利用率為68.02%。234578第25頁/共61頁aaaaa=4r3這是另一種非密置堆積方式，將上層金屬88體心立方堆積鉀型配位數(shù)：8空間占有率：68.02%第26頁/共61頁體心立方堆積鉀型配位數(shù)：8空間占有率：68.02%第2689密置層：3個小球形成一個三角形空隙，兩種空隙。一種：△另一種：▽

第27頁/共61頁密置層：3個小球形成一個三角形空隙，兩種空隙。第27頁/共90第一層：密置堆積第28頁/共61頁第一層：密置堆積第28頁/共61頁91123456第二層：對第一層來講最緊密的堆積方式是將球?qū)?，3，5位。(或?qū)?，4，6位，其情形是一樣的)123456AB，

關鍵是第三層，對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。第29頁/共61頁123456第二層：對第一層來講92

上圖是此種六方堆積的前視圖ABABA

第一種：將第三層球?qū)实谝粚拥那?23456

于是每兩層形成一個周期，即ABAB堆積方式，形成六方堆積。III.六方堆積鎂、鋅、鈦等第30頁/共61頁上圖是此種六方ABABA第一種：將93六方最密堆積分解圖

配位數(shù)12(同層6，上下層各3

)第31頁/共61頁六方最密堆積分解圖配位數(shù)12(同層94（1）ABAB…堆積方式（2）ABCABC…堆積方式第32頁/共61頁（1）ABAB…堆積方式95第三層小球?qū)实谝粚有∏蚩昭ǖ?、4、6位。第四層同第一層。每三層形成一個周期地緊密堆積。123456123456ABABCA123456前視圖CIV.

ABCABC…堆積方式第33頁/共61頁第三層小球?qū)实谝粚有∏蚩昭ǖ?、4、6位。1234561296面心立方（銅型）金屬晶體的原子空間堆積模型4第34頁/共61頁面心立方（銅型）金屬晶體的原子空間堆積模型4第34頁/共697此種立方緊密堆積的前視圖

配位數(shù)12

(同層6，上下層各3

)面心立方堆積金、銀、銅、鉛等ABC第35頁/共61頁此種立方緊密堆積的前視圖配位數(shù)12面心立方98BCA

ABCABC形式的堆積，為什么是面心立方堆積？

我們來加以說明。第36頁/共61頁BCAABCABC形式的堆積，為什么99紅、藍球是同種原子，使用兩種色球只是為了看清兩層的關系。密置雙層第37頁/共61頁紅、藍球是同種原子，使用兩種色球只是為了看清兩層的關系。100

A1型最密堆積:

ABCABC…A1型第3層球堆在正八面體空隙上第38頁/共61頁A1型最密堆積:ABCABC…A1型第101面心立方BCA第39頁/共61頁面心立方BCA第39頁/共61頁102面心立方最密堆積分解圖第40頁/共61頁面心立方最密堆積分解圖第40頁/共61頁103堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞非密置層簡單立方堆積Po(釙)52%6體心立方堆積Na、K、Cr、Mo、W68%82、金屬晶體的堆積方式和對應的晶胞第41頁/共61頁堆積模型采納這種堆積的典型代表空間配位數(shù)晶胞簡單立Po(釙)104堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞密置層六方最密堆積Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆積Cu、Ag、AuPb74%12第42頁/共61頁堆積模型采納這種堆積的典型代表空間配位數(shù)晶胞六方最Mg、Zn1052.晶胞中金屬原子數(shù)目的計算(平均值)第43頁/共61頁2.晶胞中金屬原子數(shù)目的計算(平均值)第43頁/共61頁106頂點占1/8棱上占1/4面心占1/2體心占1第44頁/共61頁頂點占1/8棱上占1/4面心占1/2體心占1第44頁/共611072.晶胞中微粒數(shù)的計算在六方體頂點的微粒為6個晶胞共有，在面心的為2個晶胞共有，在體內(nèi)的微粒全屬于該晶胞。

微粒數(shù)為：12×1/6+2×1/2+3=6

在立方體頂點的微粒為8個晶胞共有，在面心的為2個晶胞共有。

微粒數(shù)為：8×1/8+6×1/2=4

在立方體頂點的微粒為8個晶胞共享，處于體心的金屬原子全部屬于該晶胞。

微粒數(shù)為：8×1/8+1=2長方體晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻：頂點----1/8棱----1/4面心----1/2體心----1(1)體心立方：(2)面心立方：(3)六方晶胞：第45頁/共61頁2.晶胞中微粒數(shù)的計算在六方體頂點的微粒為6個晶胞共有，在面108【思考】鈉的晶胞里，含多少原子？2鈉晶體的晶胞第46頁/共61頁【思考】鈉的晶胞里，含多少原子？2鈉晶體的晶胞第46頁/共61094【思考】銅的晶胞里，含多少原子？第47頁/共61頁4【思考】銅的晶胞里，含多少原子？第47頁/共61頁110如某晶體是右圖六棱柱狀晶胞，12×1/6+2×1/2+3=6頂端原子一般只計算

面上原子一般只計算

內(nèi)部原子一般計算成

則此晶胞中含

原子。六方晶胞

1/6

1/2

1第48頁/共61頁12×1/6+2×1/2+3=6頂端原子一般只計算111體心立方簡單立方面心立方四種堆積方式,最常見的堆積為后三種:六方堆積第49頁/共61頁體心簡單面心四種堆積方式,最常見的堆積為后三種:六方堆積第4112理解金屬晶體中原子的堆積方式六方堆積面心立方堆積體心立方堆積立方堆積鉀型銅型釙型鎂型第50頁/共61頁理解金屬晶體中原子的堆積方式六方堆積面心立方堆積體心立方堆積113金屬晶體的空間利用率

空間利用率=

晶胞中原子的體積晶胞的體積第51頁/共61頁金屬晶體的空間利用率

空間利用率=

晶胞中原子的體積晶胞114合金(1)定義：把兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金。

例如，黃銅是銅和鋅的合金（含銅67%、鋅33%）；青銅是銅和錫的合金（含銅78%、錫22%）；鋼和生鐵是鐵與非金屬碳的合金