金属晶体堆积模型及计算(1)

1、 第二节第二节 金属晶体和离子晶体金属晶体和离子晶体金属晶体的四种堆积模型及简单计算金属晶体的四种堆积模型及简单计算 一、金属晶体的原子堆积模型一、金属晶体的原子堆积模型 由于金属键没有方向性，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，所以可以把金属晶体看成是由直径相等的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。圆球的三维空间堆积而成的。（1 1）. .简单立方堆积：简单立方堆积：1、金属晶体基本构型、金属晶体基本构型 非最紧密堆积，空间利用率低（非最紧密堆积，空间利用率低（52%52%）配位数是配位数是 个个.只

2、有金属（只有金属（PoPo）采取这种堆积方式）采取这种堆积方式6（2 2）钾型）钾型-体心立方堆积体心立方堆积： 这种堆积晶胞是一个体心立方，每个晶胞每这种堆积晶胞是一个体心立方，每个晶胞每个晶胞含个晶胞含 个原子，空间利用率不高个原子，空间利用率不高（68%68%），属于非密置层堆积，配位数为），属于非密置层堆积，配位数为 ，许多金属（如许多金属（如NaNa、K K、FeFe等）等）采取这种堆积方式。采取这种堆积方式。1234567828金属晶体的两种最密堆积方式金属晶体的两种最密堆积方式镁型和铜型镁型和铜型（3 3）镁型和铜型）镁型和铜型镁型镁型铜型铜型123456123456镁型镁型12

3、3456123456123456铜型铜型123456 下图是镁型紧密堆积的前视图下图是镁型紧密堆积的前视图ABABA123456123456此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图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。 配位数配位数 12 。( 同层同层 6， 上下层各上下层各 3 ) 下图是铜型型紧密堆积的前视图下图是铜型型紧密堆积的前视图ACBACBA镁型（立方紧密堆积）镁型（立方紧密堆积）123456789101112 这种堆积晶胞空间利用率高（这种堆积晶胞空间利用率高（74%

4、74%），属于），属于最密置层堆集，配位数为最密置层堆集，配位数为 ，许多金属（如许多金属（如MgMg、ZnZn、TiTi等）等）采取这种堆积方式。采取这种堆积方式。121200平行六面体平行六面体铜型铜型123456BCA二、金属晶体中有关计算二、金属晶体中有关计算1.晶胞中微粒数的计算晶胞中微粒数的计算(1)简单立方：在立方体顶点的微简单立方：在立方体顶点的微粒为粒为8个晶胞共享，个晶胞共享，空间利用率：空间利用率：(2r)(2r)3 34 4r r3 3/3/3= 52.36%= 52.36%微粒数为：微粒数为：81/8 = 1（2）体心立方：在立方体顶）体心立方：在立方体顶点的微粒为点

5、的微粒为8个晶胞共享，处个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于于体心的金属原子全部属于该晶胞。该晶胞。微粒数为：微粒数为：81/8 + 1 = 2空间利用率：空间利用率：体心立方堆积体心立方堆积配位数：配位数：8（3）面心立方：在立方体顶点的微粒为）面心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。个晶胞共有。微粒数为：微粒数为：81/8 + 61/2 = 4 空间利用率：空间利用率：(2(21.414r)1.414r)3 34 44 4r r3 3/3/3= 74.05%= 74.05%2.配位数：配位数：每个小球周围距离最近的小球数每个小球周围距离最

6、近的小球数简单立方堆积：简单立方堆积：体心立方堆积：体心立方堆积：六方紧密堆积：六方紧密堆积：面心立方紧密堆积：面心立方紧密堆积：681212堆积方式堆积方式 晶胞类型晶胞类型空间利空间利用率用率配位数配位数实例实例面心立方面心立方最密堆积最密堆积堆积方式及性质小结堆积方式及性质小结简单立简单立方堆积方堆积体心立方体心立方密堆积密堆积六方最六方最密堆积密堆积面心立方面心立方六方六方体心立方体心立方简单立方简单立方74%74%68%52121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo三、金属晶体熔点变化规律三、金属晶体熔点变化规律1、金属晶体熔点变化较大，、金属晶体熔点变化较大，与

7、金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子之间的金与金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子之间的金属键的强弱有密切关系属键的强弱有密切关系熔点最低的金属：汞（常温时成液态）熔点最低的金属：汞（常温时成液态）熔点很高的金属：钨（熔点很高的金属：钨（3410）铁的熔点：铁的熔点：1535 2、一般情况下，金属晶体熔点由金属键强弱决定：、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。金属键越强，熔点就相应越高，硬度也越大。但金属性越弱但金属性越弱如：如：K Na Mg Al Li Na K Rb Cs 已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜的已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜的相对原子质量为相对原