第一单元金属键金属晶体 (7).ppt

金属晶体,预习：1什么是晶体？常见的晶体有哪些？晶体有哪些类型？2为什么要研究晶体的微观结构？3晶体中原子的堆积方式有哪些？4什么是晶胞？,美丽的晶体,一、晶体1、晶体类型,离子晶体,分子晶体,原子晶体,金属晶体,2、晶体特征:有固定熔沸点、有规则的几何外形,3、晶胞:晶体中能反映晶体结构特征的基本重复单元,晶体的概念,晶体：,具有规则几何外形的固体。,晶体为什么具有规则的几何外形呢?,构成晶体的微粒有规则排列的结果.,晶胞:反映晶体结构特征的基本重复单位.,晶胞在空间连续重复延伸而形成晶体。,预习练习：1、固态物质有_与_之分，据构成晶体的微粒的不同，可将晶体_、_、_、_2、下列物质水晶雪花食盐铜玻璃石蜡塑料，属于非晶体的_、属于晶体的有_；其中_为离子晶体、_为分子晶体、_为原子晶体、_为金属晶体3、晶体在性质上的共同点是_、在外观上的共同点是_,一、晶体,3、晶胞:晶体中能反映晶体结构特征的基本重复单元,晶胞与晶体砖块与墙蜂室与蜂巢,二、金属晶体1、金属晶体定义：金属原子间通过金属键形成的晶体,构成微粒：金属阳离子与自由电子,微粒间相互作用：金属键,2、金属原子的堆积模型,等径圆球的堆积：由于金属键没有方向性，每个金属原子中的电子分布基本是球对称的，所以可以把金属晶体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而成的。,、金属原子的平面排列模型,讨论：两种排列方式中与每个小球相邻的小球的小球数目分别是多少？两种排列方式平面利用率谁更大？,非密置层密置层,配位数：4配位数：6,设疑：平面排列的金属原子进行空间堆积时又有几种情况？,、金属晶体原子空间堆积模型：,a、简单立方堆积典型金属：Po配位数：6,非密置层：上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，每层均照此堆积,b、体心立方堆积典型金属：Na、K配位数：8,讨论：与简单立方堆积比，空间利用率谁更大？,（简单立方堆积空间利用率：52.36体心立方堆积空间利用率：68.2）,设疑：密置层中空隙有几种？第二层原子堆积时的情况会有几种？,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),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。,下图是六方紧密堆积的前视图,A,第一种是将球对准第一层的球,C、六方紧密堆积：每两层形成一个周期，即按ABAB.方式堆积。,配位数：12(同层6，上下层各3)典型金属：Mg、Zn空间利用率：74.05,六方最密堆积分解图,面心立方紧密堆积的前视图,A,第四层再排A，于是形成ABCABC三层一个周期。,d、面心立方堆积：每三层形成一个周期，即按ABCABC.方式堆积.典型金属：Cu、Au、Ag配位数:12(同层6，上下层各3)空间利用率：74.05,ABCABC形式的堆积，为什么是面心立方堆积？我们来加以说明。,空间利用率高为74。,晶胞中粒子数的求算：,（1）处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有1/8属于该晶胞；,（2）处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有1/4属于该晶胞；,（3）处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有1/2属于该晶胞；,（4）处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。,金属晶体,金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。主要有三种晶体类型。,A1A2A3,3、立方晶胞中原子个数的计算体心=1面心=1/2棱边=1/4顶点=1/8,(1)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+3=6,(2)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)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=2,简单立方堆积,体心立方堆积体心立方晶胞,六方堆积六方晶胞,面心立方堆积面心立方晶胞,堆积方式及性质小结,高压锅（铝合金）,黄铜制品（铜锌合金）,青铜器（铜锡合金）,三、合金1、定义：由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。,2、性质：合金的熔点比成分金属低、硬度比成分金属高,问题探究三,为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢,新型合金,储氢合金可用于以H2为燃料的汽车。,由钛、钒、铁、铝组成的钛合金常用于制造飞机的起落架,喷气式飞机发动机片是由镍、铁、碳和钴组成的镍合金制造的，能承受1200的高温。,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.,练习,81/8+1=2,121/6+21/2+3=6,2.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(),ABMNCD条件不够，无法写出化学式,C,练习,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,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),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。,上图是此种六方堆积的前视图,A,第一种：将第三层球对准第一层的球,于是每两层形成一个周期，即ABAB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、锌、钛等属于六方堆积,六方最密堆积分解图,此种立方紧密堆积的前视图,A,第四层再排A，于是形成ABCABC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,金、银、铜、铝等属于面心立方堆积,简单立方堆积,体心立方堆积体心立方晶胞,六方堆积六方晶胞,面心立方堆积面心立方晶胞,堆积方式及性质小结,2.晶胞中金属原子数目的计算(平均值),顶点占1/8,棱上占1/4,面心占1/2,体心占1,2.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：121/6+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：,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。,(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,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.,练习,81/8+1=2,121/6+21/2+3=6,2.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(),ABMNCD条件不够，无法写出化学式,C,练习,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,1、简单立方堆积钋PO型,体心立方堆积钾型,简单立方