金属晶体模型

1、3.3.2金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型一、几个概念一、几个概念 紧密堆积：紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间可能的相互接近，使它们占有最小的空间 配位数：配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数微粒个数 空间利用率：空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积晶体的空间被微粒占满的体积百分数，用它来表示紧密堆积的程度百分数，用它来表示紧密堆积的程度二、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）密置层配位数配位数=4

2、 4配位数配位数=6 6行列对齐四球一空行列对齐四球一空 非最紧密排列非最紧密排列行列相错三球一空行列相错三球一空最紧密排列最紧密排列三、金属晶体的原子在三维空间堆积模型三、金属晶体的原子在三维空间堆积模型简单立方堆积简单立方堆积这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属原子形成的凹穴中原子形成的凹穴中, ,得到的是得到的是体心立方堆积体心立方堆积。NaNa、K K、CrCr、MoMo、W W等属于等属于体心立方堆积体心立方堆积。2.2.体心立方堆积体心立方堆积- -钾型钾型体心立方堆积体心立方堆积 钾型钾型配位数：配位数：8空间占有率

3、：空间占有率：68.02%123456 第二层第二层 ： 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准球对准1，3，5 位。位。 ( 或对准或对准 2，4，6 位，其情形是一位，其情形是一样的样的 )123456AB， 关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。最紧密的堆积方式。 上图是此种六方上图是此种六方堆积的前视图堆积的前视图ABABA 第一种：第一种： 将第三层球对准第一层的球将第三层球对准第一层的球123456 于是每两层形成一个于是每两层形成一个周期，即周期，即 AB AB 堆积方堆积

4、方式，形成六方堆积。式，形成六方堆积。 配位数配位数 12 ( 同层同层 6，上下层各，上下层各 3 )3 3. .六方堆积六方堆积镁、锌、钛等属于六方堆积镁、锌、钛等属于六方堆积 六方密堆积六方密堆积-镁型镁型六方堆积方式的金属晶体：六方堆积方式的金属晶体：Mg、Zn、Ti 第三层的另一种排列第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层方式，是将球对准第一层的的 2 2，4 4，6 6 位，不同位，不同于于 AB AB 两层的位置，这是两层的位置，这是 C C 层。层。123456123456123456123456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

5、再排 A，于是形成，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。三层一个周期。 这种堆积方式可划分出面心这种堆积方式可划分出面心立方晶胞。立方晶胞。 配位数配位数 12 12 ( ( 同层同层 6 6， 上下层各上下层各 3 ) 3 ) 4 4. .面心立方堆积面心立方堆积金、银、铜、铝等属于面心立方堆积金、银、铜、铝等属于面心立方堆积 面心立方面心立方 （铜型铜型）金属晶体的原子空间堆积模型金属晶体的原子空间堆积模型4 4面心立方最密堆积分解图镁型，六方堆积镁型，六方堆积铜型，面心立方堆积铜型，面心立方堆积堆积堆积模型模型采纳这种堆采纳这种堆积的典型代积的典型代表表空间利空间利用率用率配位配位数

6、数晶胞晶胞简单简单立方立方Po (Po (钋钋) )52%52%6 6钾型钾型(bcp)(bcp)K K、NaNa、FeFe68%68%8 8镁型镁型(hcp)(hcp)MgMg、ZnZn、TiTi74%74%1212铜型铜型(ccp)(ccp)Cu, Ag, AuCu, Ag, Au74%74%12121 1下列有关金属元素特征的叙述中正确的是下列有关金属元素特征的叙述中正确的是A A金属元素的原子只有还原性，离子只有氧金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性化性B B金属元素在化合物中一定显正价金属元素在化合物中一定显正价C C金属元素在不同化合物中的化合价均不同金属元素在不同化合物中的化

7、合价均不同D D金属单质的熔点总是高于分子晶体金属单质的熔点总是高于分子晶体能力训练能力训练2. 2. 某些金属晶体某些金属晶体(Cu(Cu、AgAg、Au)Au)的原子按面的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可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，试处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。计算这类金属晶体中原子的空间利用率。 3. 3. 已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，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铜的相对原子

8、质量为63.5463.54，密度为，密度为8.936g/cm8.936g/cm3 3，试求试求（1 1）图中正方形边长）图中正方形边长 a a，（2 2）铜的金属半径）铜的金属半径 r raarrorr提示：提示：数出面心立方中的铜的个数：数出面心立方中的铜的个数：4.4.金晶体的最小重复单元金晶体的最小重复单元( (也称晶胞也称晶胞) )是面心立方体，是面心立方体，即在立方体的即在立方体的8 8个顶点各有个顶点各有个金原子，各个面的中个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有( (如图如图) )。金原子的直径为。金原子的直径为d d，用，用NANA表示阿伏加德罗常表示阿伏加德罗常数，数，M M表示金的摩尔质量。表示金的摩尔质量。 (1)(1)金晶体每个晶胞中含有金