晶体结构.ppt

第一节 认识晶体 一、晶体的特性 1.晶体与非晶体 金属晶体原子平面排列方式有几种？(P71)(配位数：一个原子或离子周围所邻接的原子或离子数目) 六方密堆积 面心立方 体心立方堆积 体心立方堆积 三、晶体结构的基本单元----晶胞 1.晶胞 2. 常见三种密堆积的晶胞 3.晶胞中微粒数的计算 * (1)晶体：内部微粒（原子、离子或分子）在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。(P69,1D) (2)非晶体：内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态。 2.晶体的特性:(P68) （1）具有规则的几何外形。 （2）自范性：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。 （3）各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。 （4）对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。 （5）有固定的熔点而非晶态没有。 3.晶体的种类 (P69) 根据内部微粒的种类和微粒间的相互作用不同，将晶体分为离子晶体、金属晶体、原子晶体和分子晶体。 分子间 作用力 共价键 金属键 离子键 作用力 分子 原子 金属原子 阴阳离子 内部微粒 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 二、晶体结构的堆积模型 组成晶体的原子、离子或分子在没有其他因素（如共价键的方向性）影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理，这是因为分别借助于没有方向性的金属键、离子键和分子间相互作用形成的金属晶体、离子晶体和分子晶体的结构中，都趋向于使原子或分子吸引尽可能多的原子或分子分布于周围，并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。 非密置层 A 1 4 3 2 1 3 6 4 2 A 5 密置层 配位数为4 配位数为6 A B 2 1 在一个层中，最紧密的堆积方式，是一个球与周围 6 个球相切，在中心的周围形成 6 个凹位，将其算为第一层。 1.等径圆球的密堆积 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。等径圆球的密堆积方式有A3型最密堆积，A1型最密堆积。 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。 下图是A3型六方 紧密堆积的前视图 A B A B A 第一种是将球对准第一层的球。 1 2 3 4 5 6 于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，形成六方紧密堆积---A3型。 配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 ) A3型最密堆积（配位数为12）（例如镁） 配位数： 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 ) 晶胞含金属原子数: 6 金属晶体的堆积方式──镁型 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。 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 面心立方紧密堆积的前视图 A B C A A B C 第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。 得到面心立方堆积—A1型。 配位数 12 。 ( 同层 6， 上下层各 3 ) A1型最密堆积（配位数为12）（例如铜） B C A 晶胞含金属原子数: 4 金属晶体的堆积方式──铜型 B C A ABC ABC 形式的堆积，为什么是面心立方堆积？ 我们来加以说明。 非密置层层层堆积情况2： 相邻原子层上层原子填入下层原子的凹穴中 配位数： 2 8 晶胞含金属原子数: 金属晶体的堆积方式──钾型 这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为 74.05%。 金属钾 K 的立方体心堆积 还有一种空间利用率稍低的堆积方式—A2型---立方体心堆积：立方体 8 个顶点上的球互不相切，但均与体心位置上的球相切。 配位数 8 ，空间利用率为 68.02% 。 六方紧密堆积 (A3, ABAB，如：金属镁) 面心立方紧密堆积 (A1, ABC，如：金属铜) 立方体心堆积 (A2, 如金属钾) 金属的 堆积方式 晶胞 配位数 采纳这种堆积的典型代表 堆积模型 12 Mg Zn Ti 镁型 A3 6 Po 简单立方 8 K Na Fe 钾