金属晶体原子堆积方式课件

1、第三章 第三节 金属晶体金属晶体中原子的基本堆积模型第三章 第三节 金属晶体金属晶体中原子的基本堆积模型活动与探究1：平面上金属原子紧密排列的方式 从水槽盒子里取出：4组等径小球（3个排成一条直线的）将等径小球放置在平面上，排成4排，使球面紧密接触，有哪些排列方式？活动与探究1：平面上金属原子紧密排列的方式 从水槽盒子里取平面上金属原子紧密排列的两种方式配位数为4配位数为61122334456平面上金属原子紧密排列的两种方式配位数为4配位数为611224个小球形成一个四边形空隙，一种空隙。 见“ ”。 4个小球形成一个四边形空隙，一种空隙。3个小球形成一个三角形空隙，两种空隙。 一 种： 见“

2、 ”另一种： 见“ ” 3个小球形成一个三角形空隙，两种空隙。 平面上金属原子紧密排列的两种方式非密置层放置密置层放置配位数为4配位数为61122334456平面上金属原子紧密排列的两种方式非密置层放置密置层放置配位数活动与探究2三维空间里非密置层金属原子的堆积方式 先将两组小球以非密置层的排列方式排列在一个平面上：在其上方再堆积一层非密置层排列的小球，使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方式？活动与探究2三维空间里非密置层金属原子的堆积方式 先将两组三维空间里非密置层的金属原子的堆积方式（1）第二层小球的球心正对着第一层小球的球心 （2）第二层小球的球心正对着第一层小球形成的空穴 三维空间里

3、非密置层的金属原子的堆积方式（1）（2）简单立方晶胞（1）简单立方堆积Po简单立方晶胞（1）简单立方堆积Po配位数：1234132456同层4，上下层各16配位数：1234132456同层4，上下层各16简单立方晶胞平均占有的原子数目： 818= 1简单立方晶胞平均占有的原子数目： 818= 1金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：aaaaa = 2 r金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：aaaaa =简单立方：空间利用率：(2r)34r3/3= 52.36%1个晶胞中平均含有1个原子V球=V晶胞=（2r）3=8r3空间利用率只有52%，是金属中最不稳定的结构，只有少数金属如-P

4、o属于这种类型。在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，微粒数为：81/8 = 1简单立方：空间利用率：(2r)34r3/3= 52.36%体心立方晶胞（2）体心立方堆积（钾型）体心立方晶胞（2）体心立方堆积（钾型）配位数：8125678上下层各443配位数：8125678上下层各443体心立方晶胞平均占有的原子数目： 818= 2+ 1体心立方晶胞平均占有的原子数目： 818= 2+ 1金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：aaaa2ab = 4 rb =3aa = 4 r3b2a金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系：aaaa2ab体心立方堆积ab空间利用率=a周期表中碱金属Li, N

5、a, K, Rb, Cs和一些过渡属V, Nb, Ta,Cr, Mn, Fe等20多金属属于体心立方晶体。体心立方堆积ab空间利用率=a周期表中碱金属Li, Na, 活动与探究3 三维空间里密置层金属原子的堆积方式 将密置层的小球在一个平面上黏合在一起，再一层一层地堆积起来（至少堆4层），使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方式？注意：堆积方式的周期性、稳定性AABB活动与探究3 三维空间里密置层金属原子的堆积方式 将密置层三维空间里密置层的金属原子的堆积方式（1）ABAB堆积方式（2）ABCABC堆积方式三维空间里密置层的金属原子的堆积方式（1）（2）123456123456AB第二层小球的

6、球心对准第一层的 1、3、5 位（）或对准 2、4、6 位（）。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。俯视图 123456123456AB第二层小球的球心对准第一层的 1前视图ABABA（1）ABAB堆积方式第三层小球对准第一层的小球。每两层形成一个周期地紧密堆积。123456前视图ABABA（1）ABAB堆积方式第三层小球对准第一层（2）ABCABC堆积方式第三层小球对准第一层小球空穴的2、4、6位。第四层同第一层。每三层形成一个周期地紧密堆积。123456123456ABABCA123456前视图C（2）ABCABC堆积方式第三层小球对准第一层小球空穴的2俯视图

7、：ABAB堆积方式ABCABC堆积方式俯视图：ABAB堆积方式ABCABC堆积方式（1）ABAB堆积方式 六方最密堆积（镁型）（1）ABAB堆积方式 六方最密堆积（镁型）12345678910111212配位数：123456同层 6，上下层各 312345678910111212配位数：123456同层六方紧密堆积晶胞平均占有的原子数目： 818+= 2 1六方紧密堆积晶胞平均占有的原子数目： 818+= 2 1金属原子的半径 r 与六棱柱的边长 a、高 h 的关系： a = 2 rahh =a632金属原子的半径 r 与六棱柱的边长 a、高 h 的关系： 六方最密堆积s2r空间利用率=s=7

8、4%Be, Mg, Sc, Ti, Zn, Cd等金属原子属于六方密堆积结构六方最密堆积s2r空间利用率=s=74%Be, Mg, Sc（2）ABCABC堆积方式面心立方最密堆积（铜型）A B C（2）ABCABC堆积方式面心立方最密堆积（铜型）A 12345678910111212配位数：同层 6，上下层各 312345612345678910111212配位数：同层 6，上下层面心立方紧密堆积晶胞平均占有的原子数目：818= 4+216面心立方紧密堆积晶胞平均占有的原子数目：818= 4+2金属原子的半径r与正方体的边长a的关系： a = 4 r2aaaaa金属原子的半径r与正方体的边长a

9、的关系： a = 4 r2面心立方最密堆积4ra=74%空间利用率=面心立方最密堆积4ra=74%空间利用率=堆积方式晶胞类型空间利用率配位数实例面心立方最密堆积堆积方式及性质小结简单立方堆积体心立方密堆积六方最密堆积面心立方六方体心立方简单立方74%74%68%52121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo堆积方式晶胞类型空间利用率配位数实例面心立方最密堆积堆积方式a4R练1：金属钨晶胞是一个立方体，在该晶胞中每个顶角各有一个钨原子，中心有一个钨原子，实验测得金属钨原子的相对原子质量为183.9,半径为0.137nm。求晶胞的边长；计算金属钨的密度。晶胞中每个顶角各有一个

10、钨原子，这个钨原子为8个晶胞共用，每个钨原子有1/8属于该晶胞，体心有一个金属原子，那么，这个晶胞中含钨原子为2 个，则=2183.9/6.021023(0.31610-7)3=19.36g/cm3 钾型体心立方晶胞金属钨的晶胞与已经学过的哪种晶型类似？1nm=10-9m=10-7cm复习1pm=10-12ma4R练1：金属钨晶胞是一个立方体，在该晶胞晶胞中每个顶角各现有甲、乙、丙、丁四种晶胞，可推知甲晶体中与的粒子个数比为；乙晶体 的化学式为 ；丙晶体的化学式为 ；丁晶体的化学式为。ABCDFEZXY1:1DC2或C2DEF或FEXY2Z甲乙丙丁练2：现有甲、乙、丙、丁四种晶胞，可推知甲晶体

11、中与的粒子个数比为上图甲、乙、丙分别为体心堆积、面心立方堆积、六方堆积的结构单元，则甲、乙、丙三种结构单元中，金属原子个数比为。甲 乙 丙1:2:3乙晶胞中所含金属原子数为81/8+61/2=4晶胞中所含金属原子数为121/6+21/2+3=6练3：上图甲、乙、丙分别为体心堆积、面心立方堆积、六方堆积的结构单堆积方式晶胞类型空间利用率配位数实例面心立方最密堆积堆积方式及性质小结简单立方堆积体心立方密堆积六方最密堆积面心立方六方体心立方简单立方74%74%68%52121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo堆积方式晶胞类型空间利用率配位数实例面心立方最密堆积堆积方式金属晶体原

12、子堆积方式体心立方堆积配位数：8体心立方堆积配位数：8面心（铜型）堆积方式的空间利用率计算aa4R面心面心（铜型）堆积方式的空间利用率计算aa4R面心 1、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63.54，密度为8.936g/cm3，试求（1）图中正方形边长 a，（2）铜的原子半径 RaRRorr课外练习aRR 1、已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜的相对原子质1、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63.54，密度为8.936g/cm3，试求（1）图中正方形边长 a，（2）铜的原子半径 R晶胞中每个顶角各有1个铜原子，这个铜原子为8个晶胞共用，每个铜原子有1/8属于该晶胞，面心有6个金属原子，有1/6属于该晶胞，1个晶胞中含铜原子4 个，则= 463.54/6.021023(R10-7)3 =8.936g/cm31nm=10-9m=10-7cm复习1p