《金属晶体的原子堆积模型》导学案

1、第 2 课时 金属晶体的原子堆积模型1. 了解金属晶体内原子在二维空间里的几种排列方式。2. 知道金属晶体在三维空间里的基本堆积方式。3. 了解常见金属晶体的晶胞结构 ,加强动手能力和空间想象力(即二维空间里 ),可有两种方式1. 金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上图(a)表示非密置层,配位数为 4 ;图(b)表示密置层,配位数为 62. 将非密置层一层一层地在三维空间里堆积 ,有两种方式(1)简单立方堆积非密置层金属原子在 同一直线 上堆积,形成的晶胞是一个 立方体 ,每个晶胞含 1 个原子,被称为简单立方体 堆积,如图 (c)所示 ,这种堆积方式的空间利用率 太低,只

2、有金属钋 (Po)采取这种堆积方式。(2)体心立方堆积图(c) 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 ,并使非密置层的原子稍稍分离 ,每层均照此堆积 ,如图 (d) 所示。这种堆积方式所得的晶胞是一个含 2 个原子的立方体 ,一个原子在立方体的顶角 ,另一个原子在立方体的 中心 ,称为 体心立方 堆积。这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高,许多金属是这种堆积方式 , 如 碱金属3. 密置层的原子按上述体心立方 堆积的方式堆积 ,会得到两种基本堆积方式六方最密堆积和面心立方最密堆积 ;密置层按 ABAB的方式堆积 ,得到 六方 最密堆积 ,如图 （镁型 ）;密置层按 AB

3、CABC的方式堆积 ,得到 面心立方 最密堆积 ,如图（铜型 ）;这两种堆积方式都是金属晶体的最密堆积,配位数均为12,空间利用率均为 74%, 但所得晶胞的形式 不同1. 金属晶体中平面堆积模型有非密置层和密置层两种方式,这两种堆积方式哪一种空间利用率高2. 如果给金属晶体施加外力 ,非密置层能否转化成密置层 ?为什么 ?,立方体中心能否容得3. 体心立方堆积的晶胞是个立方体。如果原来的非密置层上的原子保持紧密接触 下一个原子 ?4. 金属晶体采用密堆积的原因是什么探究 1: 金属的立方堆积模型钾型晶体结构如图所示 ,关于钾型晶体结构的叙述中正确的是 ( )A. 是密置层的一种堆积方式B.

4、晶胞是六棱柱C. 每个晶胞内含 2 个原子D. 每个晶胞内含 9 个原子1. 体心立方中哪些原子相互接触 ?2. 设原子半径为 r,则体心立方体的边长为多少 ?3. 体心立方中为什么顶角原子不相互接触关于金属晶体的六方最密堆积的结构形式的叙述正确的是 ( )A.晶胞是四面体B. 晶胞是六面体C. 每个晶胞中含 4 个原子 D.每个晶胞中含 17 个原子探究 2: 金属的最密堆积模型某些金属晶体 (Cu、 Ag、Au)的原子按面心立方的形式紧密堆积 ,即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元 ,金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上,则这类金属晶体中原子的空间利用率1. 空间利用率指什么

5、 ?2. 按密致层与非密致层分别堆积而成的晶体,哪一种空间利用率高 ?3. 面心立方晶胞中 ,哪些原子紧密接触 ?金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式 :六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积,如图 (a)(b)(c) 分别代表这三种晶胞的结构 ,其晶胞内金属原子个数比为 ( )A. 3 21 B.11 84C.9841. 关于铜晶体的堆积方式说法正确的是 ( )。A. 按“ ABABAB”方式堆积 ,配位数为 12B. 按“ ABABAB”方式堆积 ,配位数为 8C. 简单立方堆积 ,配位数为 6D. 按“ ABCABC”方式堆积 ,配位数为 122. 石墨晶体是层状结构 ,在每一层内 ,每

6、个碳原子都跟其他 3 个碳原子相结合 ,下图是其晶体结构的俯视图 , 则 图中 7 个六元环完全占有的碳原子数是 ( )A.10B.18C.24D.143. 金属原子在二维空间里的放置有下图所示的两种方式,下列说法中正确的是 ( )A.图 (a)为非密置层 ,配位数为 6B. 图 (b)为密置层 ,配位数为 4C. 图(a)在三维空间里堆积可得镁型和铜型D. 图(b)在三维空间里堆积仅得简单立方4. 金属晶体中 ,最常见的三种堆积方式为 配位数为 8 的 堆积 ; 配位数为的镁型堆积 ; 配位数为的铜型堆积。其中 和 空间原子利用率相等 ,以 ABAB方式堆积 , 以ABCABC方式堆积。参考

7、答案知识体系梳理非密置层 4 密置层 6 同一直线 立方体 1 简单立方体 太低 下层的金属原子形成的 凹穴 稍稍分离2 顶角 中心 体心立方 碱金属 体心立方 六方 面心立方 12 不同基础学习交流1. 密置层空间利用率高。2. 不能 ;当给金属晶体施加外力时 ,虽然晶体中各原子层发生相对滑动 ,但金属原子的排列方式不会改变 ,所以非密置层不 能转化成密置层。3. 不能。4. 由于金属键没有饱和性和方向性 ,金属原子能从各个方向相互靠近 ,导致金属晶体最常见的结构形式是堆积密度大 ,原子 配位数高 ,能充分利用空间。重点难点探究探究 1:互动探究 C【解析】钾型晶体的晶胞为体心立方 ,是非密

8、置层的一种堆积方式 ,其中 8 个顶点和体心处各有一个原子 ,晶胞内含有8 +1=2 个原子。探究拓展1. 体心原子与顶角原子相互接触。2. 体对角线为 4r, 设边长为 a,则 4r= a,a= 。3. 顶角原子间距 ( )大于两原子半径之和 (2r)。探究体验 B【解析】金属晶体的六方最密堆积结构形式的晶胞是平行六面体 ,有 8 个顶点和 1 个内部原子 ,用均摊法计算得出晶胞中 只含有 2 个原子。探究 2:互动探究 74%【解析】依题意画出侧面图 ,设正立方体边长为 a,则体积为 a3 原子半径 r= ;每个正立方体包括金属原子数为 8 +6 =4;球体体积为 4( a)3=0.74 a3;空间利用率为100%=74%。探究拓展1. 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分比。2. 按密致层堆积而成的晶体。3. 面心原子与顶角原子。探究体验 A【解析】本题考查晶胞中微