金属晶体金属堆积方式课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,整理版ppt,*,晶体结构,金属晶体,Ti,1,整理版ppt,晶体结构金属晶体Ti1整理版ppt,Ti,金属样品,2,整理版ppt,Ti金属样品2整理版ppt,1,、金属共同的物理性质,容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。,金属为什么具有这些共同性质呢,?,2,、金属的结构,3,整理版ppt,1、金属共同的物理性质容易导电、导热、有延展性、有金属光泽,（,1,）定义：,金属离子和自由电子之间的相互作用。,（,2,）成键微粒,:,金属阳离子和自由电子,（,3,）键的存在,:,金属单质和合金中,（,4,）方向性,:,无方向性,（,5,）键的本质,:,电子气理论,金属原子脱落下来的价电子形成遍布整晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。,（,6,）键的强弱,:,阳离子半径；所带电荷,阳离子所带电荷多、半径小金属键强，熔沸点高,、金属键,4,整理版ppt,（1）定义：金属离子和自由电子之间的相互作用。（2）成键微,组成粒子：金属阳离子和自由电子,作用力：金属键（电子气理论）,、金属晶体：,概念：,金属阳离子和自由电子,通过金属键作用形成的晶体,5,整理版ppt,组成粒子：金属阳离子和自由电子、金属晶体：5整理版ppt,【,讨论,1】,金属为什么易导电？,在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下,自由电子,就会,发生定向运动,，因而形成电流，所以金属容易导电。,3,、金属晶体的结构与金属性质的内在联系,、金属晶体结构与金属导电性的关系,6,整理版ppt,【讨论1】金属为什么易导电？,【,讨论,2】,金属为什么易导热？,自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属离子。,金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。,、金属晶体结构与金属导热性的关系,7,整理版ppt,【讨论2】金属为什么易导热？自由电子在运动时经常与金属,【,讨论,3】,金属为什么具有较好的延展性？,原子晶体受外力作用时，原子间的位移必然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型，无延展性。而金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。,、金属晶体结构与金属延展性的关系,8,整理版ppt,【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？、金属晶体结构与金属,、金属晶体结构具有金属光泽和颜色,由于自由电子可,吸收所有频率的光,，然后很快释,放出各种频率的光,，因此绝大多数金属具有银白色或钢灰色光泽。而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于,较易吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色,。,当金属成粉末状时，金属晶体的,晶面取向杂乱、晶格排列不规则,，吸收可见光后辐射不出去，所以成黑色。,9,整理版ppt,、金属晶体结构具有金属光泽和颜色由于自由电子可吸收所有频率,4.,金属晶体熔点变化规律,熔点最低的金属：汞（常温时成液态）,熔点很高的金属：钨（,3410,）,铁的熔点：,1535,一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定：,金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多，,金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大。,如：,Na Mg Al,Li Na K Rb Cs,10,整理版ppt,4.金属晶体熔点变化规律熔点最低的金属：汞（常温时成液态）一,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。,11,整理版ppt,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,(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,12,整理版ppt,(2)合金的特性低12整理版ppt,二,.,金属晶体的原子堆积模型,13,整理版ppt,二.金属晶体的原子堆积模型13整理版ppt,（,2,）,金属晶体的原子在二维平面堆积模型,金属晶体中的原子可看成直径相等的小球。将等径圆球在一平面上排列，有两种排布方式，按左图方式排列，,剩余的空隙较大,，称为,非密置层,；按右图方式排列，圆球周围,剩余空隙较小,，称为,密置层,。,14,整理版ppt,（2）金属晶体的原子在二维平面堆积模型 金属晶体中的原子,二维平面堆积方式,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,配位数：,4,配位数：,6,15,整理版ppt,二维平面堆积方式行列对齐,四球一空行列相错,三球一空密置,三维空间堆积方式,.,简单立方堆积,非密置层的三维堆积方式,16,整理版ppt,三维空间堆积方式.简单立方堆积非密置层的三维堆积方,晶胞内原子数：,配位数：,空间利用率：,典型金属：,立方晶胞,（钋）,Po,52,6,1,17,整理版ppt,晶胞内原子数：立方晶胞（钋）Po526117整理版ppt,Na,、,K,、,Cr,、,Mo,、,W,等属于体心立方堆积,。,.,体心立方堆积（钾型）,18,整理版ppt,Na、K、Cr、Mo、W等属于体心立方堆积。.体心立方堆,这是非密置层另一种堆积方式，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,。,.,体心立方堆积（钾型）,晶胞内原子数：,2,配位数：,8,空间利用率：,68,典型金属：,K,、,Na,、,Fe,体心立方晶胞,19,整理版ppt,这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属原子形成的,第一层：,三维空间堆积方式,密置层的三维堆积方式,20,整理版ppt,第一层：三维空间堆积方式密置层的三维堆积方式20整理版,1,2,3,4,5,6,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,),1,2,3,4,5,6,A,B,，,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。,21,整理版ppt,123456 第二层：对第一层来讲,两个密置层,密置堆积,三个密置层,密置堆积,六方堆积,面心立方,堆积,22,整理版ppt,两个密置层密置堆积三个密置层密置,上图是此种六方,堆积的前视图,A,B,A,B,A,第一种：,将第三层球对准第一层的球,1,2,3,4,5,6,于是每两层形成一个周期，即,AB AB,堆积方式，形成六方堆积。,配位数 12 (同层 6，上下层各 3,),.,六方堆积（镁型）,镁、锌、钛等属于六方堆积,23,整理版ppt,上图是此种六方ABABA 第一种：将,六方最密堆积分解图,24,整理版ppt,六方最密堆积分解图24整理版ppt,镁型（,AB,型六方最密堆积,）,B,A,B,A,B,A,镁型晶胞的抽取,B,A,B,六方晶胞,晶胞内原子数：,2,配位数：,12,空间利用率：,74,典型金属：,Mg Zn Ti,25,整理版ppt,镁型（AB型六方最密堆积）BABABA镁型晶胞的抽取BAB,第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的,1,，,3,，,5,位，不同于,AB,两层的位置，这是,C,层。,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,26,整理版ppt,第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的,1,2,3,4,5,6,此种立方紧密堆积的前视图,A,B,C,A,A,B,C,第四层再排,A,，于是形成,ABC ABC,三层一个周期。这种堆积方式可划分出面心立方晶胞。,配位数 12,(同层 6，上下层各 3,),.,面心立方,堆积（铜型）,金、银、铜、铝等属于面心立方堆积,27,整理版ppt,123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC,简单立方堆积,配位数,=6,空间利用率,=52.36%,体心立方堆积,体心立方晶胞,配位数,=8,空间利用率,=68.02%,六方堆积,六方晶胞,配位数,=12,空间利用率,=74.05%,面心立方堆积,面心立方晶胞,配位数,=12,空间利用率,=74.05%,堆积方式及性质小结,28,整理版ppt,简单立方堆积配位数=6空间利用率=52.36%,2.,晶胞中金属原子数目的计算,(,平均值,),29,整理版ppt,2.晶胞中金属原子数目的计算(平均值)29整理版ppt,顶点占,1/8,棱上占,1/4,面心占,1/2,体心占,1,30,整理版ppt,顶点占1/8棱上占1/4面心占1/2体心占130整理版ppt,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：,12,1/6,+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：,31,整理版ppt,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,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,.,钠晶体的晶胞,练 习,81/8+1=2,121/6+21/2+3=6,32,整理版ppt,1.右图是钠晶体的晶胞结构，钠晶体的晶胞练 习8,2.,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,B,MN,C,D,条件不够，无法写出化学式,C,练 习,33,整理版ppt,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,练 习,A,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,34,整理版ppt,练 习A3.合金有许多特点,如钠-钾合金(含钾,一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度,2.25g/cm3,，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。,知识拓展石墨,35,整理版ppt,一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰,石墨晶体结构,知识拓展石墨,36,整理版ppt,石墨晶体结构知识拓展石墨36整理版ppt,石墨,1,、石墨为什么很软？,2,、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？,3,、石墨属于哪类晶体？为什么？,石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。,石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。,石墨为混合键型晶体,。,37,整理版ppt,石墨1、石墨为什么很软？3、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为,石墨是层状结构的,混合型,晶体,38,整理版ppt,石墨是层状结构的混合型晶体 38整理版ppt,