晶体结构的堆积模型 (5)

1、第3章物质的聚集状态 与物质的性质第一节第1节认识晶体学习目标晶体的特征、类型晶体与非晶体的差异晶体形成的途径晶体的特性晶胞的概念晶胞中原子个数的计算雪花晶体食糖晶体美丽的晶体明矾晶体单质硫食盐晶体一、晶体的特性1.晶体与非晶体 (1)晶体：内部微粒（原子、离子或分子）在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。 (2)非晶体：内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态。2.晶体的特性 （1）具有规则的几何外形。（2）自范性：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。 （3）各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。 （4）对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称

2、性。 （5）有固定的熔点而非晶态没有。3.晶体的种类根据内部微粒的种类和微粒间的相互作用不同，将晶体分为离子晶体、金属晶体、原子晶体和分子晶体。石墨晶体结构知识拓展石墨10928金刚石的晶体结构示意图共价键二、晶体结构的堆积模型 组成晶体的原子、离子或分子在没有其他因素（如共价键的方向性）影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理，这是因为分别借助于没有方向性的金属键、离子键和分子间相互作用形成的金属晶体、离子晶体和分子晶体的结构中，都趋向于使原子或分子吸引尽可能多的原子或分子分布于周围，并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。1.等径圆球的密堆积 金属键没有方向性，每个金属原子中的

3、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圆球的三维空间堆积而成的。等径圆球的密堆积方式有A3型最密堆积，A1型最密堆积。金属晶体原子平面排列方式有几种？4A132136非密置层42A5密置层配位数为4配位数为6 在一个层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围6个球相切，在中心的周围形成6个凹位，将其算为第一层。4613123456 第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位。 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是一样的 )123456AB， 关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。称为密置双层 下图是A3型六方紧密堆积的前视图AB

4、ABA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，即 AB AB 堆积方式，形成六方紧密堆积-A3型。 配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 ) 第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的 2，4，6 位，不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。123456123456123456123456面心立方紧密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。 得到面心立方堆积A1型。 配位数 12 。( 同层 6， 上下层各 3 ) 金属晶体的两种最密堆积方式镁型和铜型 镁型和铜型镁型铜型2.非等径圆球的密堆积 由离子构成的晶体可视为

5、不等径圆球的密堆积，即将不同半径的圆球的堆积看成是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空隙中。 如NaCl配位数为6，即每个Na+离子周围直接连有6个CI-，反之亦然。NaCI晶体中的CI-按A1型方式进行最密堆积, Na+ 填在CI-所形成的空隙中.ZnS型离子晶体ZnS型离子晶体中的S2-按A1型方式进行最密堆积, Zn2+填在S2-所形成的空隙中在分子晶体中，原子先以共价键形成分子，分子再以分子间作用力形成晶体如二氧化碳晶体，许多由有机化合物分子构成的晶体都是分子晶体，由于分子晶体中的范德华力没有方向性和饱和性，因此分子间尽可能采取紧密堆积方式，但分子的堆积与分子

6、的形状有关如二氧化碳在空间是以A1型方式进行最密堆积形成晶体干冰的晶体结构图分子的密堆积（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个 ）此外需要注意的是，若晶体中的微粒间以共价键结合进行堆积时，由于共价键具有方向性和饱和性，就决定了一个原子周围的其他原子数目不仅有很有限的，而且堆积方向也是一定的，所以这种晶体中微粒堆积不服从紧密堆积原理冰中个水分子周围有个水分子冰的结构氢键具有方向性分子的非密堆积10928金刚石的晶体结构示意图共价键三、晶体结构的基本单元-晶胞 (1)晶胞：从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分。是能够反映晶体结构特征的基本重复单位。 (2)晶胞一定是一个平行六面体，其三条

7、边的长度不一定相等也不一定互相垂内；晶胞的形状和大小由具体晶体的结构所决定，晶胞不能是八面体或六方柱体等其他形状。 (3)整个晶体就是晶胞按其周期性在二维空间重复排列而成的。这种排列必须是晶胞的并置堆砌。所谓并置堆砌是指平行六面体之间没有任何空隙，同时，相邻的八个平行六面体均能共顶点相连接。2. 常见三种密堆积的晶胞六方晶胞-A3型相邻的三个平行六面体BCAA1面心立方晶胞面心立方晶胞-A1型二、晶体中有关计算1.晶胞中微粒数的计算(1)简单立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，微粒数为：81/8 = 1长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献： 顶 -1/8 棱-1/4 面-1/2 心-1（2）体心立方：在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。微粒数为：81/8 + 1 = 2（3）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2个晶胞共有。微粒数为：81/8 + 61/2 = 4 3.晶胞中微粒数的计算 (1)六方晶胞：在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。 微粒数为：121/6 + 21/2 + 3 =