第三节金属晶体(课时2)(1)

1、金属原子通过金属键形成的晶体称金属原子通过金属键形成的晶体称为为金属晶体金属晶体。主要有三种晶体类型。主要有三种晶体类型。A1A2A3几个概念几个概念紧密堆积紧密堆积空间利用率空间利用率配位数配位数微粒之间的作用力使微粒尽可能地相互接微粒之间的作用力使微粒尽可能地相互接近，使它们占有最小的空间。近，使它们占有最小的空间。空间被晶格质点占据的百分数。用来空间被晶格质点占据的百分数。用来表示紧密堆积的程度。表示紧密堆积的程度。在晶体中一个原子或离子周围最邻近在晶体中一个原子或离子周围最邻近的原子或离子的数目。的原子或离子的数目。金属原子在金属原子在二维空间（平面）二维空间（平面）上有二种排列方式上

2、有二种排列方式二、金属晶体的原子堆积模型二、金属晶体的原子堆积模型 （a a）非密置层）非密置层（b b）密置层）密置层 金属晶体可以看成金属原子在三维金属晶体可以看成金属原子在三维空间中堆积而成空间中堆积而成.那么那么,非密置层在三维空间里堆积有非密置层在三维空间里堆积有几种方式？请比较不同方式堆积时金属晶体的配位几种方式？请比较不同方式堆积时金属晶体的配位数、原子的空间利用率、晶胞的区别。数、原子的空间利用率、晶胞的区别。配位数配位数=4 4配位数配位数=6 6思考与交流思考与交流1 1、简单立方堆积、简单立方堆积 Po 配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每个晶胞含

3、原子数：6 61 152%52%2、体心立方堆积体心立方堆积-钾型钾型(A2型型)金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式体心立方堆积体心立方堆积 非密置层的另一种堆积是将上层金属非密置层的另一种堆积是将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中原子填入下层的金属原子形成的凹穴中（ IA，VB，VIB）配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：868%22、体心立方堆积体心立方堆积-钾型钾型(A2型型)学与问：学与问：体心立方堆积的晶胞是个立方体。体心立方堆积的晶胞是个立方体。想一想，如果原来的非密置层上的原子保持紧想一想，如果原来的非密置层上的原子保持紧密接触，

4、立方体中心能否容得下一个原子？密接触，立方体中心能否容得下一个原子？在一个层中，最紧密的堆积方式，是一在一个层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围个球与周围 6 6 个球相切，在中心的周围形个球相切，在中心的周围形成成 6 6 个凹位，将其算为第一层。个凹位，将其算为第一层。等径圆球等径圆球的密堆积方式有的密堆积方式有A A3 3型最密堆积，型最密堆积，A A1 1型最密堆积。型最密堆积。3六方最密堆积和面心立方最密堆积123456第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1 1，3 3，5 5 位。位。( (或对准或对准 2 2，4 4，6 6

5、位，其情形是一样的位，其情形是一样的) )123456AB， 关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。两种最紧密的堆积方式。 下图是下图是A A3 3型六方最型六方最密堆积的前视图密堆积的前视图ABABA第一种是将球对准第一层的球第一种是将球对准第一层的球123456 于是每两层形成一个周期，于是每两层形成一个周期，即即 AB AB 堆积方式，形成六堆积方式，形成六方方最最密堆积密堆积-A3型型。 配位数配位数 12 。 ( 同层同层 6，上下层各，上下层各 3 )配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每

6、个晶胞含原子数：121274%74%2 2六方最密堆积六方最密堆积-镁型镁型(A3型型) （Be Mg B B BBe Mg B B B） 第三层的第三层的另一种另一种排排列方式，列方式，是将球对准是将球对准第一层的第一层的 2，4，6 位位，不同于，不同于 AB 两层的两层的位置，这是位置，这是 C 层。层。123456123456123456123456面心立方最密堆积的前视图面心立方最密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排第四层再排 A，于是形，于是形成成 ABC ABC 三层一个周三层一个周期。期。 得到面心立方堆积得到面心立方堆积A1型型。 配位数配位数 12 。( 同层同层 6，

7、 上下层各上下层各 3 ) BCA ABC ABC 形式的堆积，形式的堆积，为什么是面心立方堆积？为什么是面心立方堆积？ 我们来加以说明。我们来加以说明。面心立方面心立方配位数：配位数：空间占有率：空间占有率：每个晶胞含原子数：每个晶胞含原子数：面心立方最密堆积面心立方最密堆积-铜型铜型(A(A1 1型）型） BCA121274%74%4 4（B Pb Pd Pt ）堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方堆积52%6体心立方堆积钾型(A2型)K、Na、Fe68%8六方最密堆积镁型(A3型)Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆积铜型(A1型)Cu, Ag, Au74%12

8、Po (钋)石墨晶体结构石墨晶体结构石墨l石墨为什么很软？石墨为什么很软？石墨为层状结构，石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合各层之间是范德华力结合，容易，容易滑动，所以石墨很软。滑动，所以石墨很软。l石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强很强的共价键（大的共价键（大键）键），故熔沸点很高。故熔沸点很高。l石墨属于哪类晶体？为什么？石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为石墨为混合键型晶体混合键型晶体小结：金刚石、石墨的比较小结：金刚石、石墨的比较项目项目金刚石金刚石石墨石墨晶体

9、形状晶体形状晶体中的键或作用晶体中的键或作用力力由最少碳原子形成由最少碳原子形成环的形状与个数环的形状与个数碳原子成键数碳原子成键数键的平均数键的平均数 原子的平均数原子的平均数每个环中每个环中正四面体空间网状正四面体空间网状六边形平面层状六边形平面层状共价键共价键共价键与范德华力共价键与范德华力个原子不同面个原子不同面个原子同面个原子同面6*1/6=16*1/2=36*1/12=1/26*1/3=2方法指导：方法指导：1、Cn中有五边形和六边形，每个五边形占有的碳原子中有五边形和六边形，每个五边形占有的碳原子数为数为5/3个，而每个六边形占有的碳原子数为个，而每个六边形占有的碳原子数为6/3个（因为个（因为每个碳原子与另每个碳原子与另3个碳原子结合）个碳原子结合）2、由于每个孤立的碳原子周围有、由于每个孤立的碳原子周围有3个键（个键（1个双键，个双键，2个单个单键），而每个键又是键），而每个键又是2个碳原子所共有，因此棱数个碳原子所共有，因此棱数=3n/23、单、双键数的求法：、单、双键数的求法：单键数单键数+双键数双键数=总棱