面心立方紧密堆积的晶胞中课件

第三章第三章 晶体晶体结构与性构与性质 123456123456精品金属金属样品品精品 一一、金属共同的物理性金属共同的物理性质容易容易导电、导热、有延展性、有金属光、有延展性、有金属光泽等。等。金属金属为什么具有什么具有这些共同性些共同性质呢呢?二、金属的二、金属的结构构精品组成粒子：成粒子：作用力：作用力：金属阳离子和自由金属阳离子和自由电子子金属离子和自由金属离子和自由电子之子之间的的较强作作用用金属金属键（电子气理子气理论）金属晶体：金属晶体：通通过金属金属键作用形成的作用形成的单质晶体晶体金属 键强弱判断:阳离子所带电荷多、半径小金属键强，熔沸点高。精品【讨论1 1】金属金属为什么易什么易导电？在金属晶体中，存在着在金属晶体中，存在着许多自由多自由电子，子，这些自由些自由电子的运子的运动是没有一定方向的，但在外加是没有一定方向的，但在外加电场的条件的条件下下自由自由电子子就会就会发生定向运生定向运动，因而形成，因而形成电流，所以流，所以金属容易金属容易导电。晶体晶体类型型离子晶体离子晶体金属晶体金属晶体 导电时的状的状态导电粒子粒子水溶液或水溶液或熔融状熔融状态下下晶体状晶体状态自由移自由移动的离子的离子 自由自由电子子比比较离子晶体、金属晶体离子晶体、金属晶体导电的区的区别：三、金属晶体的三、金属晶体的结构与金属性构与金属性质的内在的内在联系系1、金属晶体、金属晶体结构与金属构与金属导电性的关系性的关系精品【讨论2 2】金属金属为什么易什么易导热？自由自由电子在运子在运动时经常与金属离子碰撞，常与金属离子碰撞，引起两者能量的交引起两者能量的交换。当金属某部分受。当金属某部分受热时，那个区域里的自由那个区域里的自由电子能量增加，运子能量增加，运动速度加速度加快，通快，通过碰撞，把能量碰撞，把能量传给金属离子。金属离子。金属容易金属容易导热，是由于，是由于自由自由电子运子运动时与与金属离子碰撞把能量从温度高的部分金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度到温度低的部分低的部分，从而使整，从而使整块金属达到相同的温度。金属达到相同的温度。2、金属晶体、金属晶体结构与金属构与金属导热性的关系性的关系精品【讨论3 3】金属金属为什么具有什么具有较好的延展性？好的延展性？原子晶体受外力作用原子晶体受外力作用时，原子，原子间的位移必的位移必然然导致共价致共价键的断裂，因而的断裂，因而难以以锻压成型，成型，无延展性。而金属晶体中由于金属离子与自无延展性。而金属晶体中由于金属离子与自由由电子子间的相互作用没有方向性，各原子的相互作用没有方向性，各原子层之之间发生相生相对滑滑动以后，仍可保持以后，仍可保持这种相互种相互作用，因而即使在外力作用下，作用，因而即使在外力作用下，发生形生形变也也不易断裂。不易断裂。3、金属晶体、金属晶体结构与金属延展性的关系构与金属延展性的关系精品4、金属晶体、金属晶体结构具有金属光构具有金属光泽和和颜色色由于自由由于自由电子可子可吸收所有吸收所有频率的光率的光，然后很，然后很快快释放出各种放出各种频率的光率的光，因此，因此绝大多数金属大多数金属具有具有银白色或白色或钢灰色光灰色光泽。而某些金属（如。而某些金属（如铜、金、金、铯、铅等）由于等）由于较易吸收某些易吸收某些频率率的光而呈的光而呈现较为特殊的特殊的颜色色。当金属成粉末状当金属成粉末状时，金属晶体的，金属晶体的晶面取向晶面取向杂乱、晶格排列不乱、晶格排列不规则，吸收可，吸收可见光后光后辐射不射不出去，所以成黑色。出去，所以成黑色。精品金属晶体熔点金属晶体熔点变化化规律律1、金属晶体熔点、金属晶体熔点变化化较大，大，与金属晶体与金属晶体紧密堆密堆积方式、金属阳离子与自由方式、金属阳离子与自由电子之子之间的金的金属属键的的强弱有密切关系弱有密切关系熔点最低的金属：汞（常温熔点最低的金属：汞（常温时成液成液态）熔点很高的金属：熔点很高的金属：钨（3410）铁的熔点：的熔点：1535 2、一般情况下，金属晶体熔点由金属、一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定：弱决定：金属阳离子半径越小，所金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由荷越多，自由电子越多，子越多，金属金属键越越强，熔点就相，熔点就相应越高，硬度也越大。越高，硬度也越大。但金属性越弱但金属性越弱如：如：K Na Mg Al Li Na K Rb Cs精品资料料金属之最金属之最熔点最低的金属是熔点最低的金属是-汞汞熔点最高的金属是熔点最高的金属是-钨密度最小的金属是密度最小的金属是-锂密度最大的金属是密度最大的金属是-锇硬度最小的金属是硬度最小的金属是-铯硬度最大的金属是硬度最大的金属是-铬最活最活泼的金属是的金属是-铯最最稳定的金属是定的金属是-金金延性最好的金属是延性最好的金属是-铂展性最好的金属是展性最好的金属是-金金精品3、金属晶体的基本堆、金属晶体的基本堆积模型模型（1）紧密堆密堆积：微粒之：微粒之间的作用力使微粒的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它尽可能的相互接近，使它们占有最小的占有最小的空空间。（3）配位数配位数：在晶体中与每个微粒：在晶体中与每个微粒紧密密相相邻的微粒个数。的微粒个数。（2）空空间利用率利用率：晶体的空：晶体的空间被微粒占被微粒占满的体的体积百分数，用它来表示百分数，用它来表示紧密堆密堆积的程度。的程度。精品金属原子金属原子尽可能地互相接近尽可能地互相接近，尽量占据，尽量占据较小小的空的空间。紧密堆密堆积精品活活动与探究与探究1：平面上平面上金属原子金属原子紧密排列密排列的方式的方式 从从蓝色盒子里取出：色盒子里取出：4组乒乓球（球（3个排成一条直个排成一条直线的）的）将将乒乓球放置在球放置在平面平面上，排成上，排成4排，使排，使球面球面紧密接触密接触，有哪些排列方式？，有哪些排列方式？精品平面上平面上金属原子金属原子紧密排列密排列的的两种方式两种方式配位数配位数为4配位数配位数为61122334456精品4个小球形成一个个小球形成一个四四边形形空隙空隙，一种空隙。，一种空隙。见“”。精品3个小球形成一个个小球形成一个三角形三角形空隙，空隙，两种空隙两种空隙。一一种：种：见“”另一种：另一种：见“”精品平面上平面上金属原子金属原子紧密排列密排列的的两种方式两种方式非密置非密置层放置放置密置密置层放置放置配位数配位数为4配位数配位数为61122334456精品活活动与探究与探究2三三维空空间里里非密置非密置层金属原子的金属原子的堆堆积方式方式 先将两先将两组小球以小球以非密置非密置层的排列方式排列在的排列方式排列在一个平面上：一个平面上：在其上方再堆在其上方再堆积一一层非密置非密置层排列的小球，排列的小球，使使相相邻层上上的小球的小球紧密接触密接触，有哪些堆，有哪些堆积方方式？式？精品三三维空空间里里非密置非密置层的的金属原子的堆金属原子的堆积方式方式（1）第二第二层小球的小球的球心球心正正对着着第一第一层小球的小球的球心球心（2）第二第二层小球的小球的球心球心正正对着着第一第一层小球形成的小球形成的空穴空穴 精品简简单单立立立立方方方方晶晶晶晶胞胞胞胞（1）简单立方堆立方堆积Po4、金属晶体的原子堆、金属晶体的原子堆积模型模型精品配位数：配位数：12341234566同同层4，上下，上下层各各1精品（2）金属原子半径）金属原子半径 r 与正方体与正方体边长 a 的关系：的关系：a aa aa aa aa=2 r精品简单立方堆立方堆积精品（3）简单立方晶胞平均占有的原子数目：立方晶胞平均占有的原子数目：818=1精品体体体体心心心心立立立立方方方方晶晶晶晶胞胞胞胞（2）体心立方堆）体心立方堆积（IA IA，VBVB，VIB VIB）精品配位数：配位数：81 12 23 34 45 56 67 78 8上下上下层各各4精品（2）金属原子半径）金属原子半径 r 与正方体与正方体边长 a 的关系：的关系：a aa aa aa a2 2ab=4 rb=3aa=4 r3b b2 2a精品精品（3）体心立方晶胞平均占有的原子数目：）体心立方晶胞平均占有的原子数目：818=2+1精品活活动与探究与探究3 三三维空空间里里密置密置层金属原子的金属原子的堆堆积方式方式 将将密置密置层的小球在一个平面上黏合在一起，的小球在一个平面上黏合在一起，再一再一层一一层地堆地堆积起来（起来（至少堆至少堆4层），使），使相相邻层上的小球上的小球紧密接触密接触，有哪些堆，有哪些堆积方式方式？注意：堆注意：堆积方式的周期性、方式的周期性、稳定性定性AABB精品三三维空空间里里密置密置层的的金属原子的堆金属原子的堆积方式方式（1）ABAB堆堆积方式方式（2）ABCABC堆堆积方式方式精品123456123456A AB B第二第二层小球的球心小球的球心对准第一准第一层的的1、3、5位位（）或）或对准准2、4、6位（位（）。）。关关键是第三是第三层，对第一、二第一、二层来来说，第三，第三层可以有可以有两种两种最最紧密的堆密的堆积方式。方式。俯俯视图 精品前前视图ABABA（3）ABAB堆堆积方式方式第三第三层小球小球对准第一准第一层的小球。的小球。每两每两层形成一个周期形成一个周期地地紧密堆密堆积。123456精品（4）ABCABC堆堆积方式方式第三第三层小球小球对准第一准第一层小球空穴的小球空穴的2、4、6位位。第四第四层同第一同第一层。每三每三层形成一个周期形成一个周期地地紧密堆密堆积。123456123456ABABCA123456前前前前视图视图C精品俯俯视图：ABAB堆堆积方式方式ABCABC堆堆积方式方式精品（3）ABAB堆堆积方式方式 六方最密堆六方最密堆积（镁）精品1 12 23 34 45 56 67 78 89 910101111121212配位数：配位数：123456同同同同层层 6 6，上下上下上下上下层层各各各各 3 3精品金属原子的半径金属原子的半径 r 与六棱柱的与六棱柱的边长 a、高、高 h 的关系：的关系：a=2 ra ah hh=a632；精品六方最密六方最密堆堆积的晶胞的晶胞 精品六方最密堆六方最密堆积的空的空间占有率占有率 =74%上下面上下面为菱形菱形边长为半径的半径的2倍倍2r 高高为2倍倍正四面体的高正四面体的高 精品精品（4）ABCABC堆堆积方式方式面心立方最密堆面心立方最密堆积（铜）ABCABC精品1 12 23 34 45 56 67 78 89 910101111121212配位数：配位数：同同同同层层 6 6，上下上下上下上下层层各各各各 3 3123456精品123456精品面心立方面心立方紧密堆密堆积晶胞平均占有的原子数目：晶胞平均占有的原子数目：818=4+216精品立方面心最密堆立方面心最密堆积的配位数的配位数 =12 精品金属原子的半径金属原子的半径r与正方体的与正方体的边长a的关系：的关系：a=4 r2a aa aa aa aa a精品立方面心最密堆立方面心最密堆积的空的空间占有率占有率 =74%精品精品精品精品精品精品金属晶体的四中堆积模型对比精品密置密置层三三维堆堆积非密非密置置层三三维堆堆积（2）金属晶体的原子堆）金属晶体的原子堆积方式方式a、简单立方堆立方堆积 配位数配位数6；空；空间利用率利用率52%b、体心立方堆、体心立方堆积 （钾型）型）代表物：代表物：Be、Mg、Zn、Ti;配位数配位数:12；空空间利利用率用率74%；方式；方式ABABC、六方最密堆、六方最密堆积 （镁型）型）代表物：代表物：Li、Na、K、Rb、Cs、Fe;配位数配位数 8；空空间利用率利用率 68%d、面心立方最密堆、面心立方最密堆积 （铜型）型）代表物：代表物：Cu、Au、Ag;配位数配位数:12；空空间利用率利用率74%;方式：方式：ABCABC精品精品