美育融合《晶体结构金属晶体》（陈丽华）

晶体结构金属晶体Ti美育融合长乐一中化学组陈丽华Ti金属样品黄铁矿萤石水晶绿色鱼眼石菱锰矿晶体1.晶体(1)定义:通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。通常情况下，大多数金属单质及其合金也是晶体。阅读教科书P34的化学史话

人类对晶体结构的认识晶体:具有规则几何外形的固体。晶体为什么具有规则的几何外形呢?结论：晶体具有规则的几何外形的原因是构成晶体的微粒有规则排列的结果.大胆猜想：化学史话——人类对晶体的认识

古人很早就注意到一些物质具有规则的几何外形。我国古代《演繁露》一书中曾写道：“盐成卤水，暴烈日中，即成方印，洁白可爱。”“方印”显然是指食盐的几何外形。

17世纪，物理学家惠更斯收藏了大量的矿石，他惊叹矿石规则的外形，经过长期思索，提出晶体的规则几何外形起因于构成晶体的微粒有序排列的猜想。

X射线发现后，人类对晶体内部结构的认识才获得了重大突破。1912年，清晰的X射线衍射图被拍摄到。根据衍射图显示的信息，科学家便能推知晶体内部的微观结构。（2）晶体与非晶体晶体:具有规则几何外形的固体非晶体:没有规则几何外形的固体（3）晶体的特性1、有规则的几何外形2、有固定的熔沸点3、各向异性(强度、导热性、光学性质等）2.晶胞什么是晶胞？晶体中能够反映晶体结构特征的基本重复单位

说明：晶体的结构是晶胞在空间连续重复延伸而形成的。晶胞与晶体的关系如同砖块与墙的关系。平行六面体无隙并置金属堆积理论基础：

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。（一）一维堆积二、金属堆积方式

二维平面堆积方式I型II型行列对齐四球一空非最紧密排列行列相错三球一空最紧密排列密置层非密置层

三维空间堆积方式Ⅰ.简单立方堆积形成简单立方晶胞，金属钋（Po）采取这种堆积方式。Ⅰ.简单立方堆积Ⅱ.体心立方堆积

这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属原子形成的凹穴中。得到的是体心立方堆积，如金属K等。II.体心立方堆积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。

上图是此种六方紧密堆积的前视图ABABA

第一种：将第三层球对准第一层的球123456

于是每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式，形成六方紧密堆积。Ⅲ.六方密堆积六方最密堆积分解图Ⅲ.六方密堆积

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此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC

第四层再排A，于是形成

ABCABC三层一个周期。这种堆积方式可划分出面心立方晶胞。

Ⅳ.面心立方密堆积123456

ABCABC形式的堆积，为什么是面心立方堆积？我们来加以说明。BCA面心立方最密堆积分解图1.晶胞中金属原子数目的计算(平均值)顶点占1/8棱占1/4面心占1/2体心占1四、晶体中有关计算四、晶体中有关计算2.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，空间利用率：(2r)34лr3/3=52.36%微粒数为：8×1/8=1边长=2r（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：8×1/8+1=2体对角线=4r3边长=4r/3空间利用率：2×4лr3/33

（4r/3）3＝68.02％（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：8×1/8+6×1/2=4空间利用率：(2×r)34×4лr3/3=74.05%面对角线=4r边长=2×r22

（4）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：12×1/6+2×1/2+3=6边长：2r高：4r/36空间利用率：74.05％四、晶体中有关计算3.配位数的计算每个小球周围距离最近的小球数叫配位数Ⅰ.简单立方堆积配位数:6Ⅱ.体心立方堆积配位数:8四、晶体中有关计算3.配位数的计算Ⅲ.六方密堆积配位数:12四、晶体中有关计算3.配位数的计算四、晶体中有关计算3.配位数的计算配位数:12Ⅳ.面心立方密堆积四、晶体中有关计算3.配位数的计算①简单立方堆积配位数=6空间利用率=52.36%②体心立方堆积

——体心立方晶胞配位数=8空间利用率=68.02%③六方密堆积

——六方晶胞配位数=12空间利用率=74.05%④面心立方密堆积——面心立方晶胞配位数=12空间利用率=74.05%堆积方式及性质小结Po钾型镁型铜型5.合金(1)定义：把两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质叫做合金。

例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜67%、锌33%）；青铜是铜和锡的合金（含铜78%、锡22%）；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。

故合金可以认为是具有金属特性的多种元素的混合物。(2)合金的特性①合金的熔点比其成分中金属

(低，高，介于两种成分金属的熔点之间；)②具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工性能。低练习答案：A1.合金有许多特点,如钠-钾合金(含钾50%~80%)为液体，而钠钾的单质均为固体，据此推测生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是

A.生铁B.纯铁