第六章 金属晶体的结构.pdf

第六章金属晶体的结构 在元素周期表这个王国里，大约80%是 金属元素的领地. 使金属原子结合成金属的作用是金属 键. 金属键没有饱和性和方向性. 金属晶体 的物理性质和结构特点都与金属键密切相 关. 金属能带理论有助于理解金属的物理性 质. 6.1 金属能带理论- 自学 固体能带理论是关于晶体的量子理论．对于金属中的 能带，常用的是“近自由电子近似（NFE ）”模型和“紧束 缚近似（TBA）”模型. 虽然NFE比TBA更适用于简单金 属，但TBA更具有化学特色，它相当于分子中LCAO-MO 在晶体中的推广。 6.2 金属单质的晶体结构 金属单质晶体结构比较简单, 这与金属键密切相关: 由 于金属键没有方向性和饱和性，大多数金属元素按照等径 圆球密堆积的几何方式构成金属单质晶体，主要有立方面 心最密堆积、六方最密堆积和立方体心密堆积三种类型. 6.2.1 等径圆球最密堆积与A 、A 型结构 1 3 等径圆球以最密集的方式排成一列（密置列），进 而并置成一层（密置层），再叠成两层（密置双层）， 都只有一种方式： （说明：本章金属单质晶体的球堆积图上，球都是 同种原子，色彩只用来区别不同的密置层或不同环境） 等径圆球的密堆积 密置层如何叠起来形成密堆积? 先考察一个密置层的结构特点： 从一个密置层上，可以看出这样几点： 1. 层上有3个特殊位置: 球的顶部A 、上三角空隙B和下三角空隙C. 以该层为参照层，称为A层; 2. 叠加到A层上的第二层各个球只能置于空隙B或C. 由于上下三角 是相对而言, 故称第二层为B层; 3. 第三层叠加到第二层B上时，只可能是C或A层; 4. 无论叠加多少层，最多只有A 、B 、C三种, 最少有A 、B两种(因为 相邻层不会同名); 5. 若以后各层均按此方式循环, 每三层重复一次，或每两层重复一 次，就只会产生两种结构： 2 layers 3 layers 把第三层 放在与第 一层一样 的位置 ABA Hexagonal close-packing (HCP) 把第三层 放在堵住 头二层漏 光的三角 形空隙上 ABC Cubic close-packing (CCP) （1）ABCABC……, 即 每三层重复一次, 这种结构 称为A1 (或A1)型, 从中可以 取出立方面心晶胞; （2）ABABAB……, 即