3-1 认识晶体

钠、锌晶胞都是：8×1/8+1=2； 碘：（8×1/8+6×1/2）×2=8； 金刚石：8×1/8+6×1/2+4=8。
计算：NaCl晶胞、CsCl晶胞中含有 的阴、阳离子数目分别是多少？
NaCl晶胞
钠离子：1＋12×1/4 ＝ 4 氯离子：8 ×1/8＋6×1/2 ＝ 4
CsCl晶胞
铯离子：1
氯离子：8 ×1/8＝ 1
规律:晶胞对质点（粒子）的占有率
顶点： 1/8 平行六 棱上： 1/4 面体晶胞 面上： 1/2 内部： 1
问题（P63 图3-7）：
铜晶体的一个晶胞中含有 多少个铜原子? A: 14 B: 4
C: 8
D: 6
答案: B
探究（即自学检测即课本P64学与问）: 下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、 金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均 含几个原子?
取向相同。一个晶胞到另一个晶胞只需平 移，不需转动
“完全等同”指所有晶胞的形状、内部
的原子种类、个数及几何排列完全相同
无隙并置
平行六 面体
常见三种密堆积的晶胞
六方晶胞----A3型 可看成由3个晶胞构成
面心立方晶胞----A1型
体心立方晶胞----A2型
顶点：
棱边：
面心：
体心：
晶胞中微粒个数的计算 方法：均摊法（或切割法） 原则： 若微粒被n个晶胞共用，均摊 一个晶胞中为1／n 规律：对立方晶胞
晶体结构的基本单元——晶胞 晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无 隙并置”而成.(蜂巢和蜂室的关系---教材63页图3-7)
蜂巢与蜂室
铜晶体
铜晶胞
所有晶胞的形状、内部原子种类、个数、 几何排列是完全相同的。
“无隙”指相邻的晶胞之间没有任何间隙；
一个晶胞与相邻的晶胞完全共顶点、共棱 边、共面
“并置”指所有晶胞都是平行排列的，
思考:说明如何制得晶体?
晶体形成的途径： ①熔融态物质凝固. ②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华).
③溶质从溶液中析出.
2.晶体的特点
• 自范性（自发呈现多面体外形、内部粒子（质点）排 列的高度有序性、周期性，非晶体没有） • 有固定的熔点（非晶体没有固定的熔点） • 各向异性(强度、硬度、导热性、导电性、光学性质 等物理性质）（非晶体不具有各向异性） • 对 X-射线产生衍射实验现象。(非晶体是散射效应)
一层。
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
3 6 5
2
3 4
6 5 4
A
，
1
2
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。
第一种是将球对准第一层的球。
下图是A3型六方 紧密堆积的前视图
1 6 5
2
。 配位数 8 ，空间利用率为 68.02% 。
金属钾 K 的 立方体心堆积
六方紧密堆积 金属的 堆积方式 面心立方紧密堆积
立方体心堆积
2.非等径圆球的密堆积 由离子构成的晶体可视为不等径圆球的密堆 积，即将不同半径的圆球的堆积看成是大球先 按一定方式做等径圆球的密堆积。小球再填充 在大球所形成的空隙中。 配位数：一个原子或离子周围所邻接的原子或离
• 对称性(晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性)
3.晶体的种类
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。
离子晶体 金属晶体 原子晶体 分子晶体
内部微粒 阴、阳 作用力
离子 离子键
金属原 子 金属键
原子 共价键
分子 分子间 作用力
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 （如氢键）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。
2 3 4
1 6
5
2
3
4
第四层再排 A，于是形 成 ABC ABC 三层一个周
A
期。 得到面心立方堆积—
A1型。
C
B
1 6
5
2
A
3
4
C B
A
配位数 12 。 ( 同层 6， 上下层各 3 ) 面心立方紧密堆积的前视图
面心立方最密堆积分解图
（铜、银、金）
这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为 74.05%。 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
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。
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
晶体与非晶体的本质差异
自范性（宏观表象） 微观结构
晶体
有(一定条件下，能自发 呈现多面体外形)
非晶体 没有(不能自发呈现多面 体外形)
粒子在微观三维空 间里呈周期性有序 排列 粒子排列相对无序
• 说明: • (1)晶体自范性的本质原因：晶体中粒子在微观 空间里呈现周期性的有序排列 . • (2)晶体自范性的条件之一:生长速率适当.
第一节
认识晶体
一、晶体的特性
1.晶体与非晶体
(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。
★晶体的自范性即在一定条件下晶体能自 发地呈现多面体外形的性质。
一、晶体与非晶体
晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图
非晶体：内部原子或分子的排列呈现杂乱无 章的分布状态。
典例分析 例:2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了 金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是 该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱 柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼 原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为
A、MgB B、 MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2
典例分析
3 4
A
B
A B
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。
A
六方最密堆积（镁、锌、钛）
配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 )
第三层的另一种排列 方式，是将球对准第一层 1 6 5 4
2
3
的 2，4，6 位，不同于
AB 两层的位置，这是 C 层。
1 6 5
子的数目。 如NaCl配位数为6，即每个Na+离子周 围直接连有6个CI-，反之亦然。
二、晶胞:
1.晶胞： 描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。
（晶胞是晶体中不断重复的最小结构单元） 晶胞代表晶体的化学组成（化学式）及 对称性
2.晶胞的结构特征： 一般来说,晶胞都是平行六面体(其边长不一 定相等也不一定垂直)------通过上、下、左、 右、前、后的平移能与下一个晶胞完全重合.
Mg原子的数目： 12×1/6+2×1/2=3 B原子的数目：6 故化学式可表示为
Hale Waihona Puke MgB2ABC ABC 形式的堆积，
为什么是面心立方堆积？
我们来加以说明。
C B A