晶体的结构.ppt

物质：气态 液态 固态 晶体中原子排列的作用 原子排列 球密堆积结构 紧密堆积的一层圆球 二层金属原子的堆砌 二类不同的球密堆积结构 球密堆积结构中的四面体空隙和八面体空隙 两种结构的金属晶体的晶胞 六方密堆积结构 体心立方堆积结构 金属原子配位数 = 12 金属原子配位数=8 a. 四面体空隙 b. 八面体空隙 Example 试讨论三种金属结构的固体体积占有率. 那么,，金属晶体是否紧密堆积呢?？ ●体心立方结构 棱边为a，晶胞含有2个半径为r的原子，则紧密度c为： ●面心立方结构 单元晶格含有4个原子，则紧密度c为： 体心立方堆积 ●六方最密堆积 单元晶格中有2个原子，即 立方密堆积 金属晶体堆积方式小结: 简单立方晶格 立方体边长为 a 球的半径为 r a = 2r r = a/2 球体积：4/3?r3 空间利用率: { [ 4/3?(a/2)3] / a 3 } x 100 % = 52 % 体心立方晶格 (4r)2 = a2 + 2a2 = 3a2 4r = (3)1/2 a r = (3)1/2 a / 4 空间利用率: 2{4/3?[(3)1/2 a / 4]3}/ a 3 x 100 % = 68 % 3 面心立方晶格 (4r)2 = a2 + a2 = 2a2 4r = (2)1/2 a r = (2)1/2 a / 4 空间利用率: 4{4/3?[(2)1/2 a / 4]3}/ a 3 x 100 % = 74 % 4 六方晶格 金属原子数 2 空间利用率: 74 % 例题： 金属钙具有面心立方晶格，钙的原子半径为 180 pm。 （1）计算晶胞的边长。（2）1cm3 钙晶体中有多少个晶 胞。（3）计算金属钙的密度。 解： （1） 已知： (4r)2 = a2 + a2 = 2a2 a = 4r/ (2)1/2 已知 r为 180 pm , 代入: a = 2x (2)1/2 x 180 = 509 pm = 0.509 x 10-7 cm （2） 晶胞体积 V = a3 V = (5.09 x 10-8 cm)3 晶胞个数： 1cm3 / (5.09 x 10-8 cm)3 = 7.51 x 1021个 （3) 1cm3 金属钙的重量： 40.08 x 4 x 7.51 x 1021 / 6.023 x 1023 = 2.030 g 金属钙的密度为： 2.030 g / cm3 3.5.1 离子的特征 ◆正离子通常只由金属原子形成，其电荷等于中性原子失去电子的 数目. ◆负离子通常只由非金属原子组成，其电荷等于中性原子获得电子 的数目;出现在离子晶体中的负离子还可以是多原子离子(SO42-). （2）离子半径 (radius) 离子键 的强度 正、负离 子的性质 ◆严格讲，离子半径无法确定（电子云无明确边界） ◆核间距（nuclear separation）的一半 ◆关键是如何分割（x-射线衍射法） ◆三套数据，使用时应是自洽的 ◆推荐使用R. D. Shanon半径数据（考虑到配位数的影响） 离子化合 物的性质 取决于 取决于 （1） 离子电荷 (charge) 3.5 离子晶体（ionic crystal） * Chapter 3 Crystal Structure 第 3 章 晶体结构 本章教学要求 1．建立晶胞，立方、四方、正交、单斜、三斜、六方和菱方七种布拉维晶胞的概念，晶胞参数的定义以及体心、面心和底心晶胞的概念； 2．建立原子坐标、以及体心平移、面心平移和底心平移的概念； 3．理解金属键理论，特别是能带理论，会用能带理论解释固体分 类； 4．理解金属晶体的堆积模型； 5．熟悉离子的特征、离子键、晶格能； 6．理解离子晶体的基本类型以及离子晶体结构模型。 3.1 晶体 Crystal 3.2 晶胞 Unit of cell 本章教学内容 3.4 金属晶体 Metal crystal