《金属晶体》课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.2,金属晶体,一、晶体,1,、定义：,具有,规则几何外形,的,固体,叫晶体。,2,、类型,（根据,构成微粒种类,及,微粒间作用力,不同）：,金属晶体、离子晶体、原子晶体、分子晶体,阅读教科书,P34 【,化学史话,】,：,人类对晶体结构的认识,3,、晶胞：,（,1,）定义：,晶胞是能够反映晶体结构特征的,基本重复单位,。,（,2,）与晶体的关系：,晶体是由一个个的晶胞在空间,连续重复延伸,而构成的。,晶胞,与,晶体,砖块,与,墙,二、金属晶体：,通常情况下，大多数,金属单质,及,其合金,也是晶体。,2,、构成微粒：,金属原子,3,、晶体中的作用力：,金属键,1,、定义：,金属原子,通过,金属键,形成的晶体称为金属晶体。,金属晶体,4,、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。,因此，研究晶体结构只需研究其晶胞的结构。,（,1,）密堆积的定义,:,由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是,趋向于,相互,配位数高,，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。,密堆积方式因,充分利用了空间,，而使体系的,势能尽可能降低，而结构稳定,。,在金属晶体中，,由于金属键没有方向性，,金属原子,如同半径相等的小球一样，,彼此相切、紧密堆积成晶体,。金属晶体中金属原子的,紧密堆积是有一定规律的。,（,2,）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,等径圆球的密堆积,展示两种排列方式并理解每一种方式的配位数,及空间利用率。,配位数,：一个原子紧密接触的原子数,非密置层 密置层,2,1,3,4,2,1,3,6,4,5,密置层：,3,个小球形成一个三角形空隙，两种空隙。,一种：另一种：,金属晶体,金属原子,自由电子,等径圆球的密堆积,(3),三维空间堆积方式,.,简单立方堆积,形成简单,立方晶胞,，配位数为,6,，为,非密置,堆积，空间利用率较低，为,52,，金属钋（,Po,）采取这种堆积方式。,形成简单,立方晶胞,，空间利用率较低，为,52,，,讨论：,A,、金属原子半径,r,与正方体边长,a,的关系：,a,a,a,a,a=2 r,教科书,P36,图,3-10,Na,、,K,、,Cr,、,Mo,、,W,等,.,体心立方堆积,非密置层的另一种堆积,是将上层金属原子填入,下层的金属原子形成的,凹穴中,a,a,a,a,a=4 r,3,这是另一种,非密置,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,。其配位数为,8,，空间利用率为,68.02%,。,2,3,4,5,7,8,体心立方堆积 钾型,配位数：,8,空间占有率：,68.02%,密置层：,3,个小球形成一个三角形空隙，两种空隙。,一种：另一种：,第一层：,密置堆积,1,2,3,4,5,6,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,),1,2,3,4,5,6,A,B,，,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,堆积的前视图,A,B,A,B,A,第一种：,将第三层球对准第一层的球,1,2,3,4,5,6,于是每两层形成一个周期，即,AB,AB,堆积方式，形成六方堆积,。,III.,六方堆积,镁、锌、钛等,六方最密堆积分解图,配位数 12 (同层 6,，,上下层各 3,),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,。,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,A,B,A,B,C,A,1,2,3,4,5,6,前视图,C,IV.,ABCABC,堆积方式,此种立方紧密堆积的前视图,配位数 12,(同层 6,，,上下层各 3,),面心立方堆积,金、银、铜、铅等,A B,C,面心立方,B,C,A,面心立方最密堆积分解图,堆积模型,采纳这种堆积的典型代表,晶胞,非密置层,简单立,方堆积,Po(,钋,),体心立,方堆积,Na,、,K,、,Cr,、,Mo,、,W,6,、金属晶体的堆积方式和对应的晶胞,堆积模型,采纳这种堆积的典型代表,晶胞,密置层,六方最,密堆积,Mg,、,Zn,、,Ti,面心立,方最密,堆积,Cu,、,Ag,、,Au,Pb,7.,晶胞中金属原子数目的计算,(,平均值,),顶点占,1/8,棱上占,1/4,面心占,1/2,体心占,1,（,1,）：,（,2,）,.,晶胞中微粒数的计算,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,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+61/2=4,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,长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：,顶点,-1/8,棱,-1/4,面心,-1/2,体心,-1,(1),体心立方：,(2),面心立方：,(3),六方晶胞：,三、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,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；,),具有比各成分金属更好的硬度、强度和机械加工性能。,低,教科书,P37,拓展视野,1.,右图是钠晶体的晶胞结构，,则晶胞中的原子数是,.,如某晶体是右图六棱柱状晶胞，,则,晶胞中的原子数是,.,钠晶体的晶胞,练 习,81/8+1=2,121/6+21/2+3=6,2.,最近发现一种由某金属原子,M,和非金属原子,N,构成的气态团簇分子，如图所示顶角和面心的原子是,M,原子，棱的中心和体心的原子是,N,原子，它的化学式为,(),A,B,MN,C,D,条件不够，无法写出化学式,C,练 习,3.,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,C.,碳,D.,无法确定,练 习,A,2.,某些金属晶体,(Cu,、,Ag,、,Au),的原子按面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。,3.,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/cm,3,，试求,（,1,）图中正方形边长,a,，,（,2,）铜的金属半径,r,a,a,r,r,o,r,r,提示：,数出面心立方中的铜的个数：,晶体的概念,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,?,构成晶体的微粒有规则排列的结果,.,晶胞,:,反映晶体结构特征的基本重复单位,.,晶胞在空间连续重复延伸而形成晶体。,