金属及离子晶体.pptx

第八章 金属和离子晶体§8.1 金属键的自由电子模型金属键是一种多原子参与的，自由电子在正离子形成的势场中运动的离域键。 金属晶体中的电子可视为三维势箱中运动的电子 金属键没有方向性的化学键金属晶体可视为圆球的密堆积 金属的性质是内部结构决定的§8.2 密置层和最密堆积8.2.1 密置层配位数6每个原子周围的空隙数6 _6对称性6_6平面六方正当格子6每个原子分得的空隙数28.2.2 密置双层：正四面体空隙和正八面体空隙上2下2上3下1上1下3上3下3上1中4下1等同点套数：2正八面体空隙正四面体空隙点阵型式：平面六方结构基元内容：2个球正当晶胞中正四面体空隙数：2个正八面体空隙数：1个§8.3 六方和立方最密堆积8.3.1 六方最密堆积(A3)hexagonal closestpacking (hcp)1) 密置层堆积顺序：ABABAB…，2) 配位数:12(同层6个，上下层各3个)六方P (hP)3) 空间点阵形式：a=b=2rc=1.633ar为圆球半径晶胞参数：结构基元数：1结构基元内容：2个球球的分数坐标：正八面体空隙正四面体空隙4) 晶胞中空隙数及空隙中心坐标： 正八面体空隙:2个正四面体空隙：4个八面体空隙四面体空隙球数:正八面体空隙数:正四面体空隙数=2:2:4=1:1:2如何理解A3最密堆积这个比例？1个正四面体空隙4个球，一个球1/4个空隙，1个球参与8个四面体空隙的构成(1331)，一个球占2个四面体空隙。一个正八面体空隙6个球，一个球1/6个空隙，1个球参与6个正八面体空隙的构成(33)，一个球占有1个正八面体空隙。晶胞内有二个球，则有4个四面体空隙，2个八面体空隙。 5) 晶胞空间利用率~A3型密堆积系数001面接触情况；a=b=2r, c/a=1.633 6) 对称性： c 轴方向有 密置层与c 轴垂直，只有在垂直于c 的方向易滑移8.3.2 立方最密堆积(A1)cubic closest packing (ccp)1) 堆积顺序：ABCABC...ACBACBA2) 配位数：123) 空间点阵形式及晶胞类型：立方面心cF结构基元内容：1个球晶胞内结构基元数：4个球的分数坐标：4) 晶胞内空隙数及空隙中心位置正四面体空隙：8个(顶角)正八面体空隙4个(体心1个，棱心3个 )球数:正八面体空隙数: 正四面体空隙数=4:4:8=1:1:2 正四面体空隙正八面体空隙5) 空间利用率：74.05%(100)面33336) 特征对称元素： 433333八个顶点所对应的与四个3垂直方向上都有密置层，所以易滑动。333333(111)面共同点：都为最密堆积配位数一样 12球数:正八面体空隙数: 正四面体空隙数=1:1:2?一样，74.05%不同点：A1可划出立方晶胞，对称性高于A3；A1型堆积在4个方向上有密置层面，比A3多。A1型金属具有更突出的延展性，质地柔软。A1 A3堆积对比A1: Cu Ag Au Ni Pd Pt Al A3: Mg Zn §8.4 体心立方堆积和金刚石堆积8.4.1 体心立方堆积(A2)立方体心cI1) 点阵型式：body cubic packing (bcp)2) 配位数:8+63) 空间利用率：68.02%(110)面a4) 空隙及分布：八面体空隙6个(面上3个，棱上3个)四面体空隙12个(与八面体空隙共用空间)8.4.2 金刚石堆积(A4)1) 点阵型式：立方面心 cF结构基元内容：2个球每个晶胞结构基元数：4个2) 配位数：4(110)面3)h = 34.01%设想一下，如果A4中所有能放入相同半径球的空缺处都被添满，应该变成何种堆积？最密堆积密堆积A3 hcpA1 ccpA2bcpA4密置层顺序ABAB...ABCABC...??配位数12128+64空间点阵型式hPcFcIcF结构基元数1424晶胞内球数2428结构基元内容2个球1个球1个球2个球四面体空隙数4812八面体空隙数246空间利用率%74.0574.0568.0234.01§8.5 金属单质及金属原子半径A3* LaA5 SnA6 InA8 SeA9 石墨A10 HgA11 GaA12 MnA13 MnA14 I2A15A16 SA17 PA20 U金属原子半径来源：X衍射，测量晶胞参数及点阵型式。计算：把相互接触的相同原子的平衡核间距对分即为原子半径。原子半径与晶体结构型式有关，主要是因为配位数不同引起的，配位数越高，半径越大。配位数：12864相对半径比：10.970.960.88一般书后表中给出的金属原子半径以配位数为12，若其配位数不为12可换算。原子半径的计算举例：已知：从X射线衍射得金属晶体空间结构型为A1