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金属晶体堆积模型及计算本讲稿第一页，共三十二页1 1、下列生活中的问题，不能用金属键知识解释、下列生活中的问题，不能用金属键知识解释的是的是 （）A A、用铁制品做炊具、用铁制品做炊具 B B、用金属铝制成导线、用金属铝制成导线 C C、用铂金做首饰、用铂金做首饰 D D、铁易生锈、铁易生锈D D回顾练习回顾练习本讲稿第二页，共三十二页回顾练习回顾练习2 2、下列物质中含有金属键的是、下列物质中含有金属键的是 ()()A A、金属铝、金属铝 B B、合金、合金C C、NaOH DNaOH D、NHNH4 4ClClABAB本讲稿第三页，共三十二页3 3、金属键的强弱与金属、金属键的强弱与金属价电子数价电子数的多少有关，的多少有关，价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的半半径大小径大小也有关，金属阳离子的半径越大，金属也有关，金属阳离子的半径越大，金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是 （）A A、Li Na K BLi Na K B、Na Mg AlNa Mg AlC C、Li Be Mg DLi Be Mg D、Li Na MgLi Na MgB B回顾练习回顾练习本讲稿第四页，共三十二页回顾练习回顾练习4 4、下列有关金属晶体叙述正确的是（、下列有关金属晶体叙述正确的是（）A A、常温下金属单质都以金属晶体形式存在、常温下金属单质都以金属晶体形式存在B B、金属离子与自由电子之间的强烈作用，在、金属离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失一定外力作用下，不因形变而消失C C、钙的熔、沸点低于钾、钙的熔、沸点低于钾D D、温度越高，金属的导电性越好、温度越高，金属的导电性越好B B本讲稿第五页，共三十二页 一、金属晶体的原子堆积模型一、金属晶体的原子堆积模型 由于金属键没有方向性，每个金属原子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。间堆积而成的。1、理论基础、理论基础本讲稿第六页，共三十二页2、二维堆积、二维堆积I I 型型II II 型型行列对齐四球一空行列对齐四球一空 非最紧密排列非最紧密排列行列相错三球一行列相错三球一空最紧密排列空最紧密排列密置层密置层非密置层非密置层本讲稿第七页，共三十二页3、三维堆积、三维堆积密置层密置层非密置层非密置层本讲稿第八页，共三十二页（1 1）.简单立方堆积：简单立方堆积：4、金属晶体基本构型、金属晶体基本构型 非最紧密堆积，空间利用率低（非最紧密堆积，空间利用率低（52%52%）配位数是配位数是 个个.只有金属（只有金属（PoPo）采取这种堆积方式）采取这种堆积方式本讲稿第九页，共三十二页（2 2）钾型）钾型-体心立方堆积体心立方堆积：本讲稿第十页，共三十二页 这种堆积晶胞是一个体心立方，每个晶胞每个晶胞这种堆积晶胞是一个体心立方，每个晶胞每个晶胞含含 个原子，空间利用率不高（个原子，空间利用率不高（68%68%），属），属于非密置层堆积，配位数为于非密置层堆积，配位数为 ，许多金属（如许多金属（如NaNa、K K、FeFe等）等）采取这种堆积方式。采取这种堆积方式。12345678本讲稿第十一页，共三十二页金属晶体的两种最密堆积方式金属晶体的两种最密堆积方式镁型和铜型镁型和铜型（3 3）镁型和铜型）镁型和铜型镁型镁型铜型铜型本讲稿第十二页，共三十二页123456123456镁型镁型 第三层的另一种排列第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层方式，是将球对准第一层的的 2，4，6 位，不同于位，不同于 AB 两层的位置，这是两层的位置，这是 C 层。层。123456123456123456铜型铜型123456本讲稿第十三页，共三十二页 下图是镁型紧密堆积的前视图下图是镁型紧密堆积的前视图ABABA123456本讲稿第十四页，共三十二页123456此种立方紧密堆积的前视图此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排第四层再排 A，于是形，于是形成成 ABC ABC 三层一个周期。三层一个周期。得到面心立方堆积。得到面心立方堆积。配位数配位数 12。(同层同层 6，上下层各上下层各 3)下图是铜型型紧密堆积的前视图下图是铜型型紧密堆积的前视图ACBACBA本讲稿第十五页，共三十二页镁型（立方紧密堆积）镁型（立方紧密堆积）123456789101112 这种堆积晶胞空间利用率高（这种堆积晶胞空间利用率高（74%74%），属于最），属于最密置层堆集，配位数为密置层堆集，配位数为 ，许多金属（如许多金属（如MgMg、ZnZn、TiTi等）等）采取这种堆积方式。采取这种堆积方式。本讲稿第十六页，共三十二页1200平行六面体平行六面体本讲稿第十七页，共三十二页铜型铜型本讲稿第十八页，共三十二页本讲稿第十九页，共三十二页本讲稿第二十页，共三十二页本讲稿第二十一页，共三十二页123456本讲稿第二十二页，共三十二页BCA本讲稿第二十三页，共三十二页本讲稿第二十四页，共三十二页本讲稿第二十五页，共三十二页二、金属晶体中有关计算二、金属晶体中有关计算1.晶胞中微粒数的计算晶胞中微粒数的计算(1)简单立方：在立方体顶点的微粒简单立方：在立方体顶点的微粒为为8个晶胞共享，个晶胞共享，空间利用率：空间利用率：(2r)(2r)3 34 4r r3 3/3/3=52.36%=52.36%微粒数为：微粒数为：81/8=1本讲稿第二十六页，共三十二页（2）体心立方：在立方体顶点）体心立方：在立方体顶点的微粒为的微粒为8个晶胞共享，处于体个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。心的金属原子全部属于该晶胞。微粒数为：微粒数为：81/8+1=2空间利用率：空间利用率：本讲稿第二十七页，共三十二页体体心心立立方方堆堆积积配位数：配位数：8本讲稿第二十八页，共三十二页（3）面心立方：在立方体顶点的微粒为）面心立方：在立方体顶点的微粒为8个个晶胞共有，在面心的为晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。个晶胞共有。微粒数为：微粒数为：81/8+61/2=4 空间利用率：空间利用率：(21.414r)(21.414r)3 34444r r3 3/3/3=74.05%=74.05%本讲稿第二十九页，共三十二页2.配位数：配位数：每个小球周围距离最近的小球数每个小球周围距离最近的小球数简单立方堆积：简单立方堆积：体心立方堆积：体心立方堆积：六方紧密堆积：六方紧密堆积：面心立方紧密堆积：面心立方紧密堆积：681212本讲稿第三十页，共三十二页堆积方式堆积方式晶胞类型晶胞类型空间利空间利用率用率配位数配位数实例实例面心立方面心立方最密堆积最密堆积堆积方式及性质小结堆积方式及性质小结简单立简单立方堆积方堆积体心立方密体心立方密堆积堆积六方最密六方最密堆积堆积面心立方面心立方六方六方体心立方体心立方简单立方简单立方74%74%68%52121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo本讲稿第三十一页，共三十二页 已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜的相已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，铜的相对原子质量为对原子质量为63.54，密度为，密度为8.936g/cm3，试求，试求（1）图中正方形边长）图中正方形边长 a，（2）铜的金属半径）铜的金属半径 raarrorr提示：提示：数出面心立方中的铜的个数数出面心立方中的铜的个数：巩固练习本讲稿第三十二页，共三十二页