晶体结构的堆积模型[共27页]

1、1 第第3 3章章 物质的聚集状态与物质性质物质的聚集状态与物质性质 2 3 二、晶体结构的堆积模型二、晶体结构的堆积模型 晶体为什么晶体为什么服从紧密堆积？服从紧密堆积？ 金属晶体、离子晶体、分子晶体的结构中，金属晶体、离子晶体、分子晶体的结构中， 金属键、离子键、范德华力均没有方向性金属键、离子键、范德华力均没有方向性， 都趋向于使原子、离子或分子吸引尽可能都趋向于使原子、离子或分子吸引尽可能 多的微粒分布于周围，并以多的微粒分布于周围，并以密堆积的方式密堆积的方式 降低体系的能量，使晶体变得比较稳定降低体系的能量，使晶体变得比较稳定 4 -等径圆球的密堆积等径圆球的密堆积 由于金属键没有

2、方向性，每个金属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，所原子中的电子分布基本是球对称的，所 以可以把以可以把金属晶体看成是由直径相等的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圆球的三维空间堆积而成的。 1.1.金属晶体的密堆积结构金属晶体的密堆积结构 5 等径圆球的排列在等径圆球的排列在一列一列上进行紧密堆积的方式上进行紧密堆积的方式只只 有一种有一种, ,即即 ; ; 所有的圆球都在一条直线上排列所有的圆球都在一条直线上排列 6 7 一种常见的非密置层一种常见的非密置层密置层密置层 8 9 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 密置双层密置双层

3、 10 A B A B A 1 2 3 4 5 6 11 A A3 3型型 镁型镁型（Be Mg B B B Be Mg B B B ） 12 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 A B A B C A 1 2 3 4 5 6 C 13 （ 2） A B C A 1型 型 铜型铜型 （B Pb Pd Pt ） 14 配位数配位数: :在密堆积中，一个原子或离子周围所在密堆积中，一个原子或离子周围所 邻接的原子或离子数目邻接的原子或离子数目。 A3型最密堆积型最密堆积 A1型最密堆积型最密堆积 配位数配位数 12 12 ( ( 同层同层 6 6，上下层各，上下层各 3 ) 3 ) 配

4、位数配位数 12 12 ( ( 同层同层 6 6，上下层各，上下层各 3 ) 3 ) 15 A1和和A3这两种堆积都是这两种堆积都是最紧密堆最紧密堆 积积，空间利用率为，空间利用率为74.05%。 16 17 18 19 空间利用率只有空间利用率只有52%52%，太低，太低 ！ 20 21 A （ IA VB VIB） 22 23 A2是一种空间利用率稍低的堆积是一种空间利用率稍低的堆积 方式空间利用率为方式空间利用率为 68.02% 。 24 六方紧密堆积六方紧密堆积-A-A3 3型型 面心立方紧密堆积面心立方紧密堆积-A-A1 1型型 立方体心堆积立方体心堆积-A-A2 2型型 金属的金属

5、的 堆积方式堆积方式 25 2. 离子晶体的密堆积结构离子晶体的密堆积结构非等径圆球的密堆积非等径圆球的密堆积 由于阴阳离子的半径不相同，故离子晶体由于阴阳离子的半径不相同，故离子晶体 可以视为不等径圆球的密堆积，即：将不同半可以视为不等径圆球的密堆积，即：将不同半 径的圆球的堆积看成是径的圆球的堆积看成是大球先按一定方式做等大球先按一定方式做等 径圆球的密堆积，小球再填充在大球所形成的径圆球的密堆积，小球再填充在大球所形成的 空隙中。空隙中。 26 由于范德华力没有由于范德华力没有 方向性和饱和性，因方向性和饱和性，因 此分子间尽可能采取此分子间尽可能采取 紧密排列方式，但紧密排列方式，但分分 子的排列方式与分子子的排列方式与分子 的形状的形状有关。如：作有关。如：作 为直线型分子的为直线型分子的COCO2 2 在空间是以在空间是以A A1 1型密堆型密堆 积方式形成晶体的。积方式形成晶体的。 3. 3. 分子晶体的堆积方式分子晶体的堆积方式紧密堆积方式紧密堆积方式 27 4. 原子晶体堆积方式原子晶体堆积方式不服从紧密堆积方式不服从紧密堆积方式 原因：共价键具有饱原因：共价键具有饱 和性和方向性，因此和性和方向性，因此 就决定