金属晶体.ppt
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第一章-金属的晶体结构(共118张PPT)可修改全文
(3) 不需最小整数化； (4) 〔1 1 1〕
B面：
(1) 该面与z轴平行，因此x=1，y=2， z=∞； (2) 1/x=1，1/y=1/2，1/z=0； (3) 最小整数化1/x=2，1/y=1，1/z=0； (4) 〔2 1 0〕
C面：
(1) 该面过原点，必须沿y轴进行移动，因此x= ∞ ，y=-1，z=∞ (2) 1/x=0，1/y=-1，1/z=0； (3) 不需最小整数化；(4) 〔0 1 0〕
晶胞在三维空间的重复构成点阵
〔4〕晶格常数
在晶胞中建立三维坐标体系， 描述出晶胞的形状与大小
晶胞参数- 晶格常数:a、b、c 棱间夹角:α、β、γ
2 晶系与布拉菲点阵
依据点阵参数 的不同特点划分为七种晶系
(1) 三斜晶系
α≠β≠γ≠90° a≠ b≠ c
复杂单胞 底心单斜
(2) 单斜晶系
α=γ=90°≠β a≠ b≠ c
3 原子半径： r 2 a
4 配位数= 12
4
5 致密度= nv/V=(4×3πr3/4)/a3=0.74
γ－Fe(912~1394℃)、Cu、Ni、Al、Ag 等
——塑性较高
面心立方晶胞中原子半径与晶 格常数的关系
a
r 2a 4
(三)密排六方结构〔 h.c.p〕 〔 了解〕
金属：Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Co等
具有光泽：吸收了能量从被激发态回到基态时所 产生的幅射；
良好的塑性：在固态金属中，电子云好似是 一种流动的万能胶，把所有的正离子都结合 在一起，所以金属键并不挑选结合对象，也 无方向性。当一块金属的两局部发生相对位 移时，金属正离子始终“浸泡〞在电子云中， 因而仍保持着金属键结合。这样金属便能经 受较大的变形而不断裂。
B面：
(1) 该面与z轴平行，因此x=1，y=2， z=∞； (2) 1/x=1，1/y=1/2，1/z=0； (3) 最小整数化1/x=2，1/y=1，1/z=0； (4) 〔2 1 0〕
C面：
(1) 该面过原点，必须沿y轴进行移动，因此x= ∞ ，y=-1，z=∞ (2) 1/x=0，1/y=-1，1/z=0； (3) 不需最小整数化；(4) 〔0 1 0〕
晶胞在三维空间的重复构成点阵
〔4〕晶格常数
在晶胞中建立三维坐标体系， 描述出晶胞的形状与大小
晶胞参数- 晶格常数:a、b、c 棱间夹角:α、β、γ
2 晶系与布拉菲点阵
依据点阵参数 的不同特点划分为七种晶系
(1) 三斜晶系
α≠β≠γ≠90° a≠ b≠ c
复杂单胞 底心单斜
(2) 单斜晶系
α=γ=90°≠β a≠ b≠ c
3 原子半径： r 2 a
4 配位数= 12
4
5 致密度= nv/V=(4×3πr3/4)/a3=0.74
γ－Fe(912~1394℃)、Cu、Ni、Al、Ag 等
——塑性较高
面心立方晶胞中原子半径与晶 格常数的关系
a
r 2a 4
(三)密排六方结构〔 h.c.p〕 〔 了解〕
金属：Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Co等
具有光泽：吸收了能量从被激发态回到基态时所 产生的幅射；
良好的塑性：在固态金属中，电子云好似是 一种流动的万能胶，把所有的正离子都结合 在一起，所以金属键并不挑选结合对象，也 无方向性。当一块金属的两局部发生相对位 移时，金属正离子始终“浸泡〞在电子云中， 因而仍保持着金属键结合。这样金属便能经 受较大的变形而不断裂。
第三节金属晶体ppt课件
空间利用率：68%
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
体心立方堆积：
这种堆积晶胞是一个体心立方，
每个晶胞每个晶胞含 2 个原子，
空间利用率不高（68%），属于非 密置层堆积，配位数为 ，许
多金8属（如Na、K、Fe等）采取这
（一）几个概念 紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽
可能的相互接近，使它们占有最小的空间。
配位数：在晶体中与某一微粒等距离且紧 密相邻的微粒的数目。
空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积 百分数，用它来表示紧密堆积的程度。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
金属原子的堆积方式
二维空间
非密置层
三维空间
密置层
三维空间
简 单 立 方 堆 积
体六 心方 立最 方密 堆堆 积积
面 心 立 方 最 密
堆
积
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
完成下表：
成键微粒 实质
金属键
金属阳离子 自由电子 静电作用
离子键 阴、阳离子 静电作用
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
金属结晶的
第6讲 金属的晶体结构
讨论2：金属结晶的条件？
➢ 金属要结晶，必须有动力，即金属必须处于理论结晶温 度以下。此时，液、固两相之间有一自由能差△G，这个 能量差就是金属液体结晶的驱动力。
➢ 实际结晶温度与理论温度之间的差称为金属结晶时的过 冷度。即△T=T0-T1，可以说一定的过冷度是金属结晶的 必要条件。
第2章 金属的晶体结构
第8讲 金、金属结晶的基本概念 二、金属的结晶过程
第8讲 金属的晶体结构
讨论1： 什么是结晶？ 金属与合金从液态冷却转变为固态的
过程，是原子由不规则排列的液体状态 逐步过渡到原子有规则排列的晶体状态 的过程，称之为结晶。
第6讲 金属的晶体结构
所示。
3、什么是过冷现象？ 4、的 过冷度（克服界面能）
T
过冷度
T= T0 - Tn
冷却曲线
理论结晶温度
}T 开始结晶温度
t
冷却速度越大，则过冷度越大。
第6讲 金属的晶体结构
结论
可以说，一定的过冷度是金属结晶的必 要条件。 一般情况下，冷却速度越快，过冷度△T越 大，结晶驱动力越大，结晶速度越快。
细化晶粒的措施 1. 提高过冷度 2. 变质处理 3. 振动结晶
第6讲 金属的晶体结构
谢谢
平面生长
树枝状生长
第6讲 金属的晶体结构
讨论．金属结晶时，需要控制晶粒的大小吗？ 如何控制晶粒大小？
在实际生产中，一般通过增大过冷度，也就是增大冷却速度、 进行和附加振动等工艺方法来获取细小的晶粒。
(a)液态金属 (b)形成晶核 (c)晶核长大 (d)部分结晶 (e)完全结晶
第6讲 金属的晶体结构
2. 纯金属的结晶过程
形核和晶核长大的过程
高中化学课件：《金属晶体》PPT课件
(1)延展性 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动， 但不会改变原来的排列方式，而且弥漫在金属原子间的电子气可 以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属有良好的延 展性。 外力
一、金属键与金属晶体
(2)导热性 自由电子在运动时与金属阳离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属 某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通 过碰撞，把能量传递给金属阳离子。自由电子与金属阳离子频繁碰撞， 把能量从温度高的部分传递到温度低的部分，从而使整块金属达到相 同的温度。
晶体中各 原子层相 对滑动仍 保持相互 作用
一、金属键与金属晶体
①金属晶体具有导电性，但能导电的物质不一定是金属 ②石墨具有导电性，属于非金属。 还有一大类能导电的有机高分子化合物（如聚乙炔），也不属于金属。 ③金属导电的粒子是自由电子，导电过程是物理变化。 而电解质溶液导电的粒子是自由移动的阴阳离子，导电过程是化学变 化
一、金属键与金属晶体
(3)金属光泽 由于金属内部原子以最紧密堆积状态排列，且存在自由电子，所以 当光线照射到金属表面时，自由电子可以吸收所有频率的光并很快 放出，使金属不透明且具有金属光泽。而金属在粉末状态时，晶格 排列不规则，吸收可见光后反射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色 或黑色。
一、金属键与金属晶体
多，相互作用就越大， 熔点就会越高。
阅读《资料卡片》并掌握 1、金属晶体的四种堆积模型对比
2、石墨是层状结构的混合型晶体
晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单位称为是晶 胞。NaCl晶体结构如图所示，已知FexO晶体晶胞结构为NaCl 型，由于晶体缺陷，x值小于1，测知FexO晶体密度为 5.71g/cm3，晶胞边长为4.28×10-10m 。
一、金属键与金属晶体
(2)导热性 自由电子在运动时与金属阳离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属 某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通 过碰撞，把能量传递给金属阳离子。自由电子与金属阳离子频繁碰撞， 把能量从温度高的部分传递到温度低的部分，从而使整块金属达到相 同的温度。
晶体中各 原子层相 对滑动仍 保持相互 作用
一、金属键与金属晶体
①金属晶体具有导电性，但能导电的物质不一定是金属 ②石墨具有导电性，属于非金属。 还有一大类能导电的有机高分子化合物（如聚乙炔），也不属于金属。 ③金属导电的粒子是自由电子，导电过程是物理变化。 而电解质溶液导电的粒子是自由移动的阴阳离子，导电过程是化学变 化
一、金属键与金属晶体
(3)金属光泽 由于金属内部原子以最紧密堆积状态排列，且存在自由电子，所以 当光线照射到金属表面时，自由电子可以吸收所有频率的光并很快 放出，使金属不透明且具有金属光泽。而金属在粉末状态时，晶格 排列不规则，吸收可见光后反射不出去，所以金属粉末常呈暗灰色 或黑色。
一、金属键与金属晶体
多，相互作用就越大， 熔点就会越高。
阅读《资料卡片》并掌握 1、金属晶体的四种堆积模型对比
2、石墨是层状结构的混合型晶体
晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单位称为是晶 胞。NaCl晶体结构如图所示，已知FexO晶体晶胞结构为NaCl 型，由于晶体缺陷，x值小于1，测知FexO晶体密度为 5.71g/cm3，晶胞边长为4.28×10-10m 。
第三节金属晶体结构ppt课件
=4
则：
16
V球 =
πr3 3
C B
B
C CC C A
A BBB B C
立方F
8个顶角
n1
=
8×
1 8
=1
6个面心
n2
=
6×
1 2
=3
⑵立方面心晶胞的体积
V晶 = a3
c
C B
B
C CC C A
b a A BBB B C
立方F
每层采取最紧 密堆积
a
A
B
a
D
C
(100)晶面
∵⊿ABC是直角三角形。根据勾股定律得有：
……
第4层 A 第2层 C 第2层 B 第1层 A
A1型最紧密堆积
2.A1型堆积的晶胞类型
根据晶胞划分的规则，我们可从金属的 A1 型最紧密堆积中抽取出立方 面心晶胞。
第4层 A 第2层 C 第2层 B 第1层 A
抽取出
A1型最紧密堆积
BCCC A
B
CC
A BB B堆积 C C堆积
B 堆积和 C 堆积——（111）晶面 c
b a
3.立方面心晶胞的正八面体空隙
立方面心晶胞
立方面心晶胞内 的正八面体空隙
3个晶胞共有的正八面 体空隙
即，立方面心晶胞有两种八
面体空隙。
3个晶胞共用 顶点
⑴6各面心“点”构成的晶
晶胞1、3的 面心
胞内八面体空隙。 ⑵3个晶胞共同拥有的八面
体空隙（共用1条棱边） 。
二、A3型最紧密堆积及其晶胞
The A3 type is most close to pile up and its crystal lattice
金属晶体课件ppt.ppt
最稳定的金属是： 金
石墨是层状结构的混合型晶体
石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容 易滑动，所以石墨很软。
石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？ 石墨各层均为平面网状结构，碳原子之
间存在很强的共价键（大π键），故熔沸点 很高。
石墨能导电的原因：
这是因为石墨晶体中存在自由电子，可以 在整个碳原子的平面上运动，但是电子不 能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石 墨能导电，并且沿层的平行方向导电性强 。这也是晶体各向异性的表现。
4.金属晶体结构具有金属光泽和颜色
自由电子可吸收所有频率的光，然后很快释放 出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白 色或钢灰色光泽。 而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易 吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。
当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、 晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去， 所以成黑色。
一维空间 二维空间
堆积方式及性质小结
三维空间
堆积方式 晶胞类型
简单立 简单立方 方堆积
体心立方 体心立方 密堆积
六方最 密堆积
六方
面心立方 面心立方 最密堆积
空间利 用率
52％
68% 74%
74%
配位数
实例
6
Po
8
Na、K、Fe
12 Mg、Zn、Ti
12 Cu、Ag、Au
Eg: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63.54，密度为8.936g/cm3， 试求： （1）图中正方形边长a， （2）铜的金属半径r r
金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的 “电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维 系在一起。
5.影响：阳属离键子越所 强带 强电 ，荷 熔越 沸多 点、 高半 。径越小,金
石墨是层状结构的混合型晶体
石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容 易滑动，所以石墨很软。
石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？ 石墨各层均为平面网状结构，碳原子之
间存在很强的共价键（大π键），故熔沸点 很高。
石墨能导电的原因：
这是因为石墨晶体中存在自由电子，可以 在整个碳原子的平面上运动，但是电子不 能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石 墨能导电，并且沿层的平行方向导电性强 。这也是晶体各向异性的表现。
4.金属晶体结构具有金属光泽和颜色
自由电子可吸收所有频率的光，然后很快释放 出各种频率的光，因此绝大多数金属具有银白 色或钢灰色光泽。 而某些金属（如铜、金、铯、铅等）由于较易 吸收某些频率的光而呈现较为特殊的颜色。
当金属成粉末状时，金属晶体的晶面取向杂乱、 晶格排列不规则，吸收可见光后辐射不出去， 所以成黑色。
一维空间 二维空间
堆积方式及性质小结
三维空间
堆积方式 晶胞类型
简单立 简单立方 方堆积
体心立方 体心立方 密堆积
六方最 密堆积
六方
面心立方 面心立方 最密堆积
空间利 用率
52％
68% 74%
74%
配位数
实例
6
Po
8
Na、K、Fe
12 Mg、Zn、Ti
12 Cu、Ag、Au
Eg: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63.54，密度为8.936g/cm3， 试求： （1）图中正方形边长a， （2）铜的金属半径r r
金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的 “电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维 系在一起。
5.影响：阳属离键子越所 强带 强电 ，荷 熔越 沸多 点、 高半 。径越小,金
金属键金属晶体.pptx
金属的分类
重金属：铜、铅、锌等 按密度分
轻金属：铝、镁等
4.5g/cm3
黑色金属：铁、铬、锰 冶金工业
有色金属：除铁、铬、锰以外的金属
按储量分 常见金属：铁、铝等 稀有金属：锆、钒、钼
第2页/共61页
一、金属键与金属特性
金属键概念：金属阳离子与自由电子之间的强烈的 相互作用－金属键。 金属键的本质：静电作用
52%
6
非密置
层
体心立 Na、K、Cr、Mo
方堆积
、W
68%
8
晶胞
第41页/共61页
堆积模型
采纳这种堆积的典型 空间
代表
利用率
配位数
六方最 密堆积
Mg、Zn、Ti
74%
12
密
置
层 面心立 方最密 堆积
Cu、Ag、Au Pb
74%
12
晶胞
第42页/共61页
2. 晶胞中金属原子数目的计算(平均值)
第43页/共61页
式为( C )
A． M4N4 B．MN C． M14N13
D．条件不够，无法写出化学式
第59页/共61页
3.钛酸钡的热稳定性好,介电常数高,在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。其 晶体的结构示意图如下图 所示。则它的化学式 为（ ）
顶点占1/8
棱上占1/4
面心占1/2
体心占1
第44页/共61页
2.晶胞中微粒数的计算
(1)体心立方：
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)面心立方：
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
重金属：铜、铅、锌等 按密度分
轻金属：铝、镁等
4.5g/cm3
黑色金属：铁、铬、锰 冶金工业
有色金属：除铁、铬、锰以外的金属
按储量分 常见金属：铁、铝等 稀有金属：锆、钒、钼
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一、金属键与金属特性
金属键概念：金属阳离子与自由电子之间的强烈的 相互作用－金属键。 金属键的本质：静电作用
52%
6
非密置
层
体心立 Na、K、Cr、Mo
方堆积
、W
68%
8
晶胞
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堆积模型
采纳这种堆积的典型 空间
代表
利用率
配位数
六方最 密堆积
Mg、Zn、Ti
74%
12
密
置
层 面心立 方最密 堆积
Cu、Ag、Au Pb
74%
12
晶胞
第42页/共61页
2. 晶胞中金属原子数目的计算(平均值)
第43页/共61页
式为( C )
A． M4N4 B．MN C． M14N13
D．条件不够，无法写出化学式
第59页/共61页
3.钛酸钡的热稳定性好,介电常数高,在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。其 晶体的结构示意图如下图 所示。则它的化学式 为（ ）
顶点占1/8
棱上占1/4
面心占1/2
体心占1
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2.晶胞中微粒数的计算
(1)体心立方：
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)面心立方：
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
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阅读教科书P34的化学史话 人类对晶体结构的认识
6
原子的密堆积方式
7
密堆积的定义
密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力 等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子 总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆 积密度最大的那些结构。
密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能尽 可能降低，而结构稳定。
属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物 质叫做合金。
例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜67%、锌 33%）；青铜是铜和锡的合金（含铜78%、锡 22%）；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。故 合金可以认为是具有金属特性的多种元素的混 合物。
32
(2) 合金的特性
① 合金的熔点比其成分中金属 低 (低，
高，介于两种成分金属的熔点之间；) ②具有比各成分金属更好的硬度、强度和
(1)金晶体每个晶胞中含有 个金原子。
(2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是钢性小球
8
➢ 二维平面堆积方式
I型
II 型
非密置层
行列对齐四球一空 非最紧密排列
密置层
行列相错三球一空
最紧密排列
9
➢ 三维空间堆积方式
Ⅰ. 简单立方堆积
10
1、简单立方堆积 钋PO型
11
形成简单立方晶胞，空间利用率较低52％ ，金 属钋（Po）采取这种堆积方式。
12
Ⅱ. 体心立方堆积N于a体、心K立、方Cr堆、积M。o、W等属
17
六方密堆积
18
金属晶体的原子空间堆积模型3
六方最密堆积A3：
六方堆积方式的金属晶体： Mg、Zn、Ti
19
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。
12
6
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
20
Ⅳ.面心立方堆积金、银、铜、铝等属于面心立方堆积
(3)六方晶胞：
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。
微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：
顶点----1/8 棱----1/4 面心----1/2 体心----1
31
合金
(1)定义：把两种或两种以上的金属(或金
配位数 = 6 空间利用率 = 52.36% 配位数 = 8 空间利用率 = 68.02% 配位数 = 12 空间利用率 = 74.05% 配位数 = 12 空间利用率 = 74.05%27
晶胞中金属原子数目的计算(平均值)
28
顶点占1/8
棱上占1/4
面心占1/2 体心占1
29
晶胞结构如图所示，则顶点上原子被___1_2__ 个晶胞共有,侧棱上的原子被___6____个晶胞所 共有，顶面棱上的原子被____4___个晶胞所共
这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属 原子形成的凹穴中,得到的是体心立方堆积。
13
14
体心立方堆积 钾型
配位数：8 空间占有率： 68.02%
15
思考：密置层的堆积方式有哪些？
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
一、晶体
什么叫晶体?
经过结晶过程而形成的具有规则几何外 形 的固体 。
构成晶体的微粒 离子、分子、原子
离子晶体
晶体类型
分子晶体 原子晶体
金属晶体
2
晶体的概念 晶体为什么具有规则的几何外形呢? 构成晶体的微粒有规则排列的结果. 晶胞:反映晶体结构特征的基本重复单位.
晶胞在空间连续重复延伸而形成晶体。
有
思考:如果晶胞结构为六棱柱,结果如何?
30
2.晶胞中微粒数的计算
(1)体心立方：
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)面心立方：
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
机械加工性能。
33
练习
1. 右图是钠晶体的晶胞结构， 则晶胞中的原子数是8×1/8 +1.=2
钠晶体的晶胞
如某晶体是右图六棱柱状晶胞， 则晶胞中的原子数是12×1/6+2.×1/2 + 3 = 6
34
练习
2. 最近发现一种由某金属原子M和非金 属原子N构成的气态团簇分子，如图所 示．顶角和面心的原子是M原子，棱的 中心和体心的原子是N原子，它的化学
我们来加以说明。
C B A
23
面心立方最密堆积分解图
24
镁型，六方堆积
铜型，面心立方堆积 25
简 单 立 方
（
六
方 密 堆Leabharlann 镁 型积）
（ 体 心 立钾 方型 堆 积 ）
（
六
方 密 堆
镁 型
积
）
26
堆积方式及性质小结
①简单立方堆积
② 体心立方堆积 ——体心立方晶胞
③ 六方堆积 ——六方晶胞 ④面心立方堆积 ——面心立方晶胞
式为( C )
A． M4N4 B．MN
C． M14N13
D．条件不够，无法写出化学式
35
金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，即 在立方体的8个顶点各有—个金原子，各个面的中 心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有 (如图)。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗 常数，M表示金的摩尔质量。
第四层再排 A，于是形成
A
ABC ABC 三层一个周期。
这种堆积方式可划分出面心
C
立方晶胞。
B
12
6
3
54
配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 )
A
C B A 此种立方紧密堆积的前视图21
金属晶体的原子空间堆积模型4
• 面心立方 （铜型）
22
ABC ABC 形式的堆积， 为什么是面心立方堆积？
3
晶胞与晶体 砖块与墙 蜂室与蜂巢
4
说明：
晶体的结构是晶胞在空间连续重 复延伸而形成的。晶胞与晶体的关系 如同砖块与墙的关系。在金属晶体中， 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。
5
通常情况下，大多数金属单质及 其合金也是晶体。
12
6
3
54
12
6
3
54
，
AB
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。
16
Ⅲ.六方堆积
镁、锌、钛等属于六方堆积
第一种： 将第三层球对准第一层的球
A
12
6
3
B
54
A
B
于是每两层形成一个周
A
期，即 AB AB 堆积方式
，形成六方堆积。
上图是此种六方 堆积的前视图
配位数 12 ( 同层 6，上下层各 3 )
6
原子的密堆积方式
7
密堆积的定义
密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力 等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子 总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆 积密度最大的那些结构。
密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能尽 可能降低，而结构稳定。
属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物 质叫做合金。
例如，黄铜是铜和锌的合金（含铜67%、锌 33%）；青铜是铜和锡的合金（含铜78%、锡 22%）；钢和生铁是铁与非金属碳的合金。故 合金可以认为是具有金属特性的多种元素的混 合物。
32
(2) 合金的特性
① 合金的熔点比其成分中金属 低 (低，
高，介于两种成分金属的熔点之间；) ②具有比各成分金属更好的硬度、强度和
(1)金晶体每个晶胞中含有 个金原子。
(2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是钢性小球
8
➢ 二维平面堆积方式
I型
II 型
非密置层
行列对齐四球一空 非最紧密排列
密置层
行列相错三球一空
最紧密排列
9
➢ 三维空间堆积方式
Ⅰ. 简单立方堆积
10
1、简单立方堆积 钋PO型
11
形成简单立方晶胞，空间利用率较低52％ ，金 属钋（Po）采取这种堆积方式。
12
Ⅱ. 体心立方堆积N于a体、心K立、方Cr堆、积M。o、W等属
17
六方密堆积
18
金属晶体的原子空间堆积模型3
六方最密堆积A3：
六方堆积方式的金属晶体： Mg、Zn、Ti
19
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。
12
6
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
20
Ⅳ.面心立方堆积金、银、铜、铝等属于面心立方堆积
(3)六方晶胞：
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。
微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6
长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：
顶点----1/8 棱----1/4 面心----1/2 体心----1
31
合金
(1)定义：把两种或两种以上的金属(或金
配位数 = 6 空间利用率 = 52.36% 配位数 = 8 空间利用率 = 68.02% 配位数 = 12 空间利用率 = 74.05% 配位数 = 12 空间利用率 = 74.05%27
晶胞中金属原子数目的计算(平均值)
28
顶点占1/8
棱上占1/4
面心占1/2 体心占1
29
晶胞结构如图所示，则顶点上原子被___1_2__ 个晶胞共有,侧棱上的原子被___6____个晶胞所 共有，顶面棱上的原子被____4___个晶胞所共
这是非密置层另一种堆积方式，将上层金属填入下层金属 原子形成的凹穴中,得到的是体心立方堆积。
13
14
体心立方堆积 钾型
配位数：8 空间占有率： 68.02%
15
思考：密置层的堆积方式有哪些？
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
一、晶体
什么叫晶体?
经过结晶过程而形成的具有规则几何外 形 的固体 。
构成晶体的微粒 离子、分子、原子
离子晶体
晶体类型
分子晶体 原子晶体
金属晶体
2
晶体的概念 晶体为什么具有规则的几何外形呢? 构成晶体的微粒有规则排列的结果. 晶胞:反映晶体结构特征的基本重复单位.
晶胞在空间连续重复延伸而形成晶体。
有
思考:如果晶胞结构为六棱柱,结果如何?
30
2.晶胞中微粒数的计算
(1)体心立方：
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)面心立方：
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
机械加工性能。
33
练习
1. 右图是钠晶体的晶胞结构， 则晶胞中的原子数是8×1/8 +1.=2
钠晶体的晶胞
如某晶体是右图六棱柱状晶胞， 则晶胞中的原子数是12×1/6+2.×1/2 + 3 = 6
34
练习
2. 最近发现一种由某金属原子M和非金 属原子N构成的气态团簇分子，如图所 示．顶角和面心的原子是M原子，棱的 中心和体心的原子是N原子，它的化学
我们来加以说明。
C B A
23
面心立方最密堆积分解图
24
镁型，六方堆积
铜型，面心立方堆积 25
简 单 立 方
（
六
方 密 堆Leabharlann 镁 型积）
（ 体 心 立钾 方型 堆 积 ）
（
六
方 密 堆
镁 型
积
）
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堆积方式及性质小结
①简单立方堆积
② 体心立方堆积 ——体心立方晶胞
③ 六方堆积 ——六方晶胞 ④面心立方堆积 ——面心立方晶胞
式为( C )
A． M4N4 B．MN
C． M14N13
D．条件不够，无法写出化学式
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金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，即 在立方体的8个顶点各有—个金原子，各个面的中 心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有 (如图)。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗 常数，M表示金的摩尔质量。
第四层再排 A，于是形成
A
ABC ABC 三层一个周期。
这种堆积方式可划分出面心
C
立方晶胞。
B
12
6
3
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配位数 12 ( 同层 6， 上下层各 3 )
A
C B A 此种立方紧密堆积的前视图21
金属晶体的原子空间堆积模型4
• 面心立方 （铜型）
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ABC ABC 形式的堆积， 为什么是面心立方堆积？
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晶胞与晶体 砖块与墙 蜂室与蜂巢
4
说明：
晶体的结构是晶胞在空间连续重 复延伸而形成的。晶胞与晶体的关系 如同砖块与墙的关系。在金属晶体中， 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。
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通常情况下，大多数金属单质及 其合金也是晶体。
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6
3
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12
6
3
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，
AB
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。
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Ⅲ.六方堆积
镁、锌、钛等属于六方堆积
第一种： 将第三层球对准第一层的球
A
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6
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B
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A
B
于是每两层形成一个周
A
期，即 AB AB 堆积方式
，形成六方堆积。
上图是此种六方 堆积的前视图
配位数 12 ( 同层 6，上下层各 3 )