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选修3 苏教版 物质结构与性质 专题3 微粒间作用力与物质性质 金属晶体 萤 石 黄铁矿 水晶 菱锰矿 什么是晶体？ 晶体具有怎样的外观特征？为什么如此？ 常见晶体的种类有哪些？ 一、晶体 2、原因：构成晶体的微粒有规则排列的结果。 1、定义：具有规则几何外形的固体叫晶体。 固定熔、沸点 3、类型（根据构成微粒种类及微粒间作用力不同）： 金属晶体、离子晶体、原子晶体、分子晶体 阅读教科书P34 【化学史话】：人类对晶体结构的认识 二、晶胞： （1）定义：能够反映晶体结构特征的基本重复单位。 （2）与晶体的关系： 晶体是由一个个的晶胞在空间连续重复延伸而构成的。 　晶胞与晶体 砖块与墙　　 在空间向上、向下、向前、向后、 向左、向右连续重复延伸而形成 晶胞 晶体 二维平面堆积方式 行列对齐四球一空 行列相错三球一空 II 型 密置层 I 型 非密置层 同一平面内配位数为4 同一平面内配位数为6 配位数：一个原子紧密接触的原子数 三、金属晶体 金属原子如同半径相等的小球一样，彼此相切、紧密堆积成晶体。金属晶体中金属原子的紧密堆积是有一定规律的。 三维空间堆积方式 三、金属晶体 Ⅰ.简单立方堆积 I 型 非密置层 讨论： 1.金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系： 2.立方堆积配位数为多少？ a a a a a = 2 r Ⅰ.简单立方堆积 立方晶胞，配位数为 6，为非密置堆积，空间利用率较低，金属钋（Po）采取这种堆积方式。 例子：Na、K、Cr、Mo、W等 Ⅱ. 体心立方堆积 三维空间堆积方式 三、金属晶体 2 3 4 5 7 8 6 a a a a a = 4 r 3 另一种非密置堆积方式，配位数为8。 Ⅱ. 体心立方堆积 2 3 4 5 7 8 6 密置层：3个小球形成一个三角形空隙，两种空隙。 一种： △ 另一种： ▽ 第一层 ： 密置堆积 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 第三层：① 将第三层球对准第一层的球 每两层形成一个周期，即 AB AB堆积方式，形成六方堆积。 III.六方堆积 A B A B A 镁、锌、钛等 配位数、半径 r 与六棱柱的边长 a、高 h 的关系 a = 2 r a h h = a 6 3 2 ； 三维空间堆积方式 三、金属晶体 III.六方堆积 配位数 12 第三层小球对准第一层小球空穴的2、4、6位。 第四层同第一层。 每三层形成一个周期地紧密堆积。 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 A B A B C A 1 2 3 4 5 6 正视图 C IV. ABCABC…堆积方式 Ⅳ 面心立方堆积 俯视图 面心立方最密堆积分解图 ABCABC……堆积怎么会形成面心立方晶胞? 请来个逆向思维: 取一个面心立方晶胞： 体对角线垂直方向就是密置层, 将它们设成3种色彩: 将视线逐步移向体对角线，沿此线观察: 你看到的正是ABCABC……堆积！ 配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 ) 金、银、铜、铅等 A B C 三维空间堆积方式 三、金属晶体 Ⅳ 面心立方堆积 a = 4 r 2 讨论： 1.半径 r 与正方体边长 a 的关系： 2.面心立方配位数为多少？ 正方体 无隙并置 晶胞中金属原子数目的计算(平均值) 三、金属晶体 顶点占1/8 棱上占1/4 面心占1/2 体心占1 在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享。 微粒数为：8×1/8 = 1 (1)简单立方： 空间利用率= *100%= 晶胞所含的原子体积总和 晶胞体积 三、金属晶体 晶胞中微粒数和空间利用率的计算 a = 2 r 在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。 微粒数为：8×1/8 + 1 = 2 (2)体心立方： a = 4r 3 三、金属晶体 晶胞中微粒数和空间利用率的计算 在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。 微粒数为：8×1/8 + 6×1/2 = 4 (3)面心立方： a = 4 r 2 三、金属晶体 晶胞中微粒数和空间利用率的计算 在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。 实际微粒数为：（12×1/6 + 2×1/2 + 3）/3= 2