1、,选修三第三章第三节金属晶体,第三节 金属晶体 第2课时,学习目标： 金属晶体的四种堆积模型及简单计算 学习重点与难点： 金属晶体内原子的空间排列方式及简单计算。,阅读自学内容，了解金属晶体的四种原子堆积模型有什么特点。思考：1、金属晶体可以看成金属原子在三维空间中堆积而成.那么,非密置层在三维空间里堆积有几种方式？请比较不同方式堆积时金属晶体的配位数、原子的空间利用率、晶胞的区别。2、请同学们以小组为单位，运用桌面所提供的材料，尝试将直径相等的圆球放置在桌面上，使球面紧密接触进行排列，看看有哪几种排列方式？,自学内容,P73页二-P76页内容,自学方法,三、金属晶体的原子堆积模型,由于金属键
2、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。,理论基础：,组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都遵循紧密堆积原理。这是因为金属键没有方向性，因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以紧密堆积方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。,堆积原理：,4,紧密堆积：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。 空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积百分数，用来表示紧密堆积的程度。 配位数：在晶体中，一个粒子周围等距且最近的微粒数目。,三、金属晶体的原子堆积模型,1.几个概念,I 型
3、,II 型,配位数为4,配位数为6,密置层,非密置层,1,2,3,4,1,2,3,4,5,6,2.金属晶体的原子在二维平面堆积模型,金属晶体中的原子可看成直径相等的小球。将等径圆球在一平面上排列，有两种排布方式，按()型方式排列，剩余的空隙较大，称为非密置层；按()型方式排列，圆球周围剩余空隙最小，称为密置层。,为清晰起见，我们使金属原子不相接触，以便更好地考察这种堆积的晶胞,3.金属晶体的原子在三维空间堆积模型,相邻非密置层原子的原子核在同一直线上的堆积,（1）简单立方堆积（Po型）:,只有金属（Po）采取这种堆积方式,简单立方堆积，属于非密置层堆积，每个晶胞含_1_个原子，配位数为 6 ，
4、空间利用率52%,简单立方堆积,r,a,a=2r,（2）体心立方堆积(K型):,体心立方堆积，属于非密置层堆积，每个晶胞含_个原子，配位数为 ，空间利用率_，许多金属采取这种堆积方式,2,8,68%,（如碱金属、Fe、Cr）。,体心立方堆积,r,a,c,b,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 ),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。,思考：密置层的堆积方式有哪些？,金属晶体的两种最密堆积方式,镁型,铜型,（镁型）,第三层的其中一种排列方式，是将球对准第一层每一个球，于是每两层形成一个周期，即 A
5、B AB 堆积方式。,(3)六方最密堆积,下图是镁型紧密堆积的前视图,A,这种堆积属于最密置层堆集许多金属（如Mg、Zn、Ti等）采取这种堆积方式。,(3)六方最密堆积,配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 )，空间利用率为74%,(3)六方最密堆积（镁型）,六方最密堆积，属于密置层堆积，每个晶胞含_个原子，配位数为 ，空间利用率_，许多金属采取这种堆积方式,2,12,74%,（如Mg、Zn、Co、Ti）,（铜型）,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。,4,(4)面心立方最密堆积,第四层再排 A，于是形成 ABC、 ABC
6、 三层一个周期。 得到面心立方堆积。,配位数 12 。 ( 同层 6， 上下层各 3 ),下图是铜型型紧密堆积的前视图,A C B A C B A,铜型（面心立方最密堆积),1 ABC铜型面心立方晶胞的抽取,B,(4)面心立方最密堆积（铜型）,面心立方最密堆积，属于密置层堆积，每个晶胞含_个原子，配位数为 ，空间利用率_，许多金属采取这种堆积方式,4,12,74%,（如Cu、Ag、Au、Ni、Pb、Ca）,例2：求面心立方晶胞的空间利用率.,解：晶胞边长为a，原子半径为r. 由勾股定理： a 2 + a 2 = (4r)2a = 2.83 r 每个面心立方晶胞含原子数目： 8 1/8 + 6
7、= 4 = (4 4/3 r 3) / a 3 = (4 4/3 r 3) / (2.83 r ) 3 100 % = 74 %,简单立方 Po型,钾型 （体心立方密堆积）,镁型 （六方最密堆积）,铜型 （面心立方最密堆积）,堆积方式及性质小结,面心立方,六方,体心立方,简单立方,74%,74%,68%,52,12,12,8,6,Cu、Ag、Au,Mg、Zn、Ti,Na、K、Fe,Po,22,1. 有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是( )A.为简单立方堆积，为镁型，为钾型，为铜型B.每个晶胞含有的原子数分别为1个，2个，2个，4个C.晶胞中原子的配位数分别为6，8，8
8、，12D.空间利用率的大小关系为,B,2、 (1)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如右图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为 。,(2)Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为 。列式表示Al单质的密度_ gcm3(不必计算出结果)。,3.回答下列问题：(1)图甲所示为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为AX3的是 (填序号)。,(2)图乙为金属铜的一个晶胞，请完成以下各题。,b,4,C,该晶胞“实际”拥有的铜原子数是 个。 该晶胞称为 (填序号)。 A.六方晶胞 B.体心立方晶胞 C.面心立方晶胞 此晶胞中立方体的边长为a
9、cm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为 gcm3，则阿伏加德罗常数为 (用含a、的代数式表示)。,(3)1 183 K以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示，1 183 K以上转变为图2所示的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。,铁原子的简化电子排布式为 ；铁晶体中铁原子以 键相互结合。 图1和图2中，铁原子的配位数之比为 。 纯铁晶体在晶型转变前后，两者基本结构单元的边长之比为(1 183 K以下与1 183 K以上之比) 。,转变温度前后两者的密度之比为(1 183 K以下与1 183 K以上之比) 。 (4)金晶体的晶胞是面心立方体，金原子的直径为d cm，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量(单位：gmol1)。欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定距离最近的两金原子间相接触，即相切。金晶体每个晶胞中含有 个金原子。1个晶胞的体积为 cm3。金晶体的密度为 gcm3。,4,1、通过本节课的学习你有哪些收获？ 2、尝试画出本节课思维导图。,谢谢各位同行的指正！ Thank to your trust！,
