密置层原子堆积模型
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金属晶体的原子堆积模型
金属晶体的原子堆积模型
1.配位数：
在晶体中与离子（或原子）直接相连的离子（或原子）数。
2.空间占有率
晶胞中圆球体积与晶胞体积之比称空间占有率，
探究
金属晶体原子平面排列方式有几种？
2 2
1
A 4
3
1 6 A 5
3 4
配位数为：4
非密置层
配位数为：6
密置层
非密置层层层堆积情况1： 相邻层原子在同一直线上的堆积
简单 立方 钾型 镁型 铜型
Po Na K Fe Mg Zn Ti Cu Ag Au
52% 68%
6 8 12 12
74% 74%
3. 镁型（六方堆积）
7 19 6 5 10 4 11 8
2
3
12
配位数：12
例：Mg、 Zn 、Ti
配位数： 12 晶胞含金属原子数： 6
74% 空间占有率：
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。
A
1 2 6 5 4 3 1 2 1 2 C B A C B A
金属晶体的堆积方式1──简单立方堆积
例：（Po）
1 4 2 3 3 6 1 5
4
2
配位数：6 晶胞含金属原子数：1
空间占有率：52%
非密置层层层堆积情况2： 相邻原子层上层原子填入下层原子的凹穴中
金属晶体的堆积方式2──体心立方堆积
5
例：Na K Fe
体对角线长为
8 1 4
6 7 2 3
配位数：8
6
3 5 4
6
3
5 4
金属晶体的堆积方式4──面心立方堆积
4. 铜型（面心立方堆积）
1.配位数：
在晶体中与离子（或原子）直接相连的离子（或原子）数。
2.空间占有率
晶胞中圆球体积与晶胞体积之比称空间占有率，
探究
金属晶体原子平面排列方式有几种？
2 2
1
A 4
3
1 6 A 5
3 4
配位数为：4
非密置层
配位数为：6
密置层
非密置层层层堆积情况1： 相邻层原子在同一直线上的堆积
简单 立方 钾型 镁型 铜型
Po Na K Fe Mg Zn Ti Cu Ag Au
52% 68%
6 8 12 12
74% 74%
3. 镁型（六方堆积）
7 19 6 5 10 4 11 8
2
3
12
配位数：12
例：Mg、 Zn 、Ti
配位数： 12 晶胞含金属原子数： 6
74% 空间占有率：
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。
A
1 2 6 5 4 3 1 2 1 2 C B A C B A
金属晶体的堆积方式1──简单立方堆积
例：（Po）
1 4 2 3 3 6 1 5
4
2
配位数：6 晶胞含金属原子数：1
空间占有率：52%
非密置层层层堆积情况2： 相邻原子层上层原子填入下层原子的凹穴中
金属晶体的堆积方式2──体心立方堆积
5
例：Na K Fe
体对角线长为
8 1 4
6 7 2 3
配位数：8
6
3 5 4
6
3
5 4
金属晶体的堆积方式4──面心立方堆积
4. 铜型（面心立方堆积）
2-密堆积
2.第一层上一半的三角形空隙被第二层球堆积，
被4个球包围，形成四面体空隙；另一半其上方
是第二层球的空隙，被6个球包围，形成八面体
空隙。
8
三层球堆积情况分析
第二层堆积时，两层间形成了两种空隙：四面 体空隙和八面体空隙。那么，在堆积第三层 时就会产生两种方式：
1.第三层等径圆球的突出部分落在正四面体空
13
14
15
面心立方最密堆积（A1）分解图
C B A
16
空间利用率的计算
空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在 整个晶体空间中所占有的体积百分比。
球体积
空间利用率=
100%
晶胞体积
18
A3型最密堆积的空间利用率计算
解：
19
在A3型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是
平行四边形，各边长a=2R，则平行四边形的面积：
63
金属晶体的几何学特征 （镁型堆积）
金属：Mg、Zn、Ti、Be
配位数：12 ( 同层 6，上下层各 3 ) 晶胞单独占据的原子：2 空间利用率： 74％
64
金属晶体的几何学特征 （铜型堆积）
金属：Cu、Ag、Au
配位数：12 ( 同层 6，上下层各 3 ) 晶胞单独占据的原子：4 空间利用率： 74％
1619年，开普勒模型（开普勒从雪花的六边形 结构出发提出：固体是由球密堆积成的）
开普勒对固体结构的推测
冰的结构
1
一、密堆积的定义
二维等径圆球的堆积 如果把晶体中的原子看成直径相等的球体，把它
们放置在平面上，有几种方式?
非密置层
密置层
2
密堆积的定义
密堆积：由无方向性和饱和性的金属键、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。
晶体结构的堆积模型3
立方体边长=a'； 立方体对角线＝ 四面体边长=
a'； a'；
3
54
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。
下图是此种六方 紧密堆积的前视图
A
B A B A
六方最密堆积 ──镁型
配位数： 12 ( 同层 6，上下层各 3 )
晶胞含金属原子数: 6
空间利用率：74%
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。
1个晶胞中平均含有_1_个原子
2r
V球= 4 r3 V晶胞=（2r）3=8r
3
空间利用率= V球 100%
4 r3
V晶胞
3 8r 3
100% =52%
2、体心立方堆积
b2 a2 a2
a
(4r)2 a2 b2 3a2
a 4 r 3
b a
空间利用率=
2 4 r3
3 a3
100%
2 4 r3
上下面为菱形 边长为半径的2倍 2r
高为2倍 正四面体的高
2 6 2r 3
金属晶体的原子堆积模型
4、六方最密堆积
hs
2r
s 2r
V球
2
4 3
s
V晶胞 s 2h
3r
r 3
2 3r2
2
2
3r 2
h 2 3
2 6r 8 3
6r
2r3
空间利用率= V球 100%
V晶胞
2r
2 4 r3
h
2r
而体心立方堆积（bcp）则空间占有率低一些。 体对角线长为 晶胞体积 体心立方晶胞含2个球
金属晶体的原子堆积模型
方法指导：
1.粘出3个密置层，1层为7个球，另2层均为 3个球 2.参照教材 75 页将3个密置层进行最密堆积
合作学习三 AB AB …堆积方式
12 3 654
ABC ABC…堆积方式
AB AB …堆积方式 ABC ABC…堆积方式
六方最密堆积 （镁型）
面心立方最密堆积 （铜型）
X
配位数均 为12
课后作业
1、根据对金属晶体四种基本堆积模型 的分析，结合所学数学几何知识，利 用以下计算公式，计算四种堆积方式 空间利用率
空间利用率计算公式：
n × V（金属原子）×100% V（晶胞）
合金
根据金属晶体原子堆积方式，有目的 有选择的掺杂其它原子或物质，改进金属材 料的性能
阜新 市 实 验 中 学 录制
2.将2个单球和两个密置层进行4层的ABC方式堆积 3.旋转一定角度观察面心立方晶胞的特点
合作学习四
4.面心立方最密堆积
5
1
3
14
2
6
C
10
4
B
13
9
7
A
11
8
12
（1）平均每个晶胞占有的原子数： 8x1/8+6x1/2=2
(2)配位数：
12
(3)代表金属：Cu Ag Au
课堂总结
金属晶体中原子的四种基本堆积模型
金属晶体的原子堆积模型
选修三 第三章 第三节
保温钢管 长城
木头 金字塔
理论假设：
同种金属原子可看成是直径相等的刚性球体。
合作探究一
二维空间
合作探究二 合作探究三 合作探究四
三维空间(非密置层堆积) 三维空间(密置层堆积) 三维空间 (面心立方最密堆积)
1.粘出3个密置层，1层为7个球，另2层均为 3个球 2.参照教材 75 页将3个密置层进行最密堆积
合作学习三 AB AB …堆积方式
12 3 654
ABC ABC…堆积方式
AB AB …堆积方式 ABC ABC…堆积方式
六方最密堆积 （镁型）
面心立方最密堆积 （铜型）
X
配位数均 为12
课后作业
1、根据对金属晶体四种基本堆积模型 的分析，结合所学数学几何知识，利 用以下计算公式，计算四种堆积方式 空间利用率
空间利用率计算公式：
n × V（金属原子）×100% V（晶胞）
合金
根据金属晶体原子堆积方式，有目的 有选择的掺杂其它原子或物质，改进金属材 料的性能
阜新 市 实 验 中 学 录制
2.将2个单球和两个密置层进行4层的ABC方式堆积 3.旋转一定角度观察面心立方晶胞的特点
合作学习四
4.面心立方最密堆积
5
1
3
14
2
6
C
10
4
B
13
9
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A
11
8
12
（1）平均每个晶胞占有的原子数： 8x1/8+6x1/2=2
(2)配位数：
12
(3)代表金属：Cu Ag Au
课堂总结
金属晶体中原子的四种基本堆积模型
金属晶体的原子堆积模型
选修三 第三章 第三节
保温钢管 长城
木头 金字塔
理论假设：
同种金属原子可看成是直径相等的刚性球体。
合作探究一
二维空间
合作探究二 合作探究三 合作探究四
三维空间(非密置层堆积) 三维空间(密置层堆积) 三维空间 (面心立方最密堆积)
六方密堆积PPT课件
卤单质是分子晶体熔沸点与分子量 有关,相对分子质量越大熔沸点越高.碱 金属是金属晶体熔沸点与原子半径有关 原子半径越大熔沸点越低。
14
【资料】
金属之最
熔点最低---- 汞 密度最小---- 锂 硬度最小---- 铯 延性最好---- 铂 最活泼 ---- 铯
熔点最高---- 钨 密度最大---- 锇 硬度最大---- 铬 展性最好---- 金 最稳定 ---- 金
不同的金属在某些性质方面，如密度、硬 度、熔点等又表现出很大差别。这与金属原子 本身、晶体中原子的排列方式等因素有关。
11
金属的延展性
++ + +++ + + ++ +
+++ ++ + + + ++
位错
+++ + ++ + + ++ ++++ +++ + +++ +
自由电子 + 金属离子
金属原子
12
AB……的重复方式，
A
A
既镁型。
26
探究 密置层在三维空间里的紧密接触的几种堆积方式
A
A
C BC
第一层
A B A
A
C
B
第二层
A 第三层
第三层推上去时，若 在第一、二层凹隙之 上，即C的位置，就成 为ABC ABC ABC……的重复,即铜 型
27
密置层在三维空间里的紧密堆积方式
14
【资料】
金属之最
熔点最低---- 汞 密度最小---- 锂 硬度最小---- 铯 延性最好---- 铂 最活泼 ---- 铯
熔点最高---- 钨 密度最大---- 锇 硬度最大---- 铬 展性最好---- 金 最稳定 ---- 金
不同的金属在某些性质方面，如密度、硬 度、熔点等又表现出很大差别。这与金属原子 本身、晶体中原子的排列方式等因素有关。
11
金属的延展性
++ + +++ + + ++ +
+++ ++ + + + ++
位错
+++ + ++ + + ++ ++++ +++ + +++ +
自由电子 + 金属离子
金属原子
12
AB……的重复方式，
A
A
既镁型。
26
探究 密置层在三维空间里的紧密接触的几种堆积方式
A
A
C BC
第一层
A B A
A
C
B
第二层
A 第三层
第三层推上去时，若 在第一、二层凹隙之 上，即C的位置，就成 为ABC ABC ABC……的重复,即铜 型
27
密置层在三维空间里的紧密堆积方式
高二化学物质结构 金属晶体的堆积方式(共31张PPT)
简单立方堆积
②体心立方堆积—钾型（碱金属）
体 心 立 方 堆 积
配位数：8
镁型
铜型
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。 (
4，6 位，其情形是一样的 )
1 6 5 4 2 3 6 5 4
或对准 2，
1
2
3
A
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。
，Leabharlann B第一种是将球对准第一层的球。
下图是此种六方 紧密堆积的前视图
1 6 5
2
3 4
A
B
A
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。 配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 )，空间利用率为74%
B A
3、镁型
第三层的另一种排列 方式，是将球对准第一层 1 6 5 4
金属晶体的原子在二维平面堆积模型 金属晶体中的原子可看成直径相等的 小球。将等径圆球在一平面上排列，有两 种排布方式，按（b）图方式排列，圆球 周围剩余空隙最小，称为密置层；按（a） 图方式排列，剩余的空隙较大，称为非密 置层。
（a）非密置层
（b）密置层
金属晶体的原子在三维空间堆积模型 ①简单立方堆积（Po）
C
B A
镁型
铜型
金属晶体的两种最密堆积方式
堆积模 型
简单立 方 钾型 (bcp) 镁型 (hcp) 铜型 (ccp)
采纳这种堆积的 空间利用率 典型代表 52% Po (钋)
K、Na、Fe Mg、Zn、Ti Cu, Ag, Au 68% 74% 74%
配位数
6 8 12 12
晶胞
高中化学鲁科版 选修三 3.2 第2课时金属晶体的原子堆积模型(共21张PPT)
C）
B.金属原子间的相互作用
C.金属离子与自由电子间的相互作用
D.金属原子与自由电子间的相互作用
2.金A.属金能属导晶电体的中原金因属是阳（离子B）与自由电子间的
相互作用较弱 B.金属晶体中的自由电子在外加电场作用下 可发生定向移动 C.金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用 下可发生定向移动 D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子
空间利用率
= 晶胞含有原子的总体积 / 晶胞体积 100%
解：体心立方晶胞：中心有1个原子， 8个顶点各1个原子，每个 原子被8个 晶胞共享。每个晶胞含有几个原子:1 + 8 × 1/8 = 2
学.科.网
设原子半径为r 、晶胞边长为a ，根据勾股定理，
得：2a 2 + a 2 = (4r) 2
12
6
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54
第三层的一种排列方式，是将球对准第一 层每一个球，于是每两层形成一个周期， 即 AB AB 堆积方式。
六方最密堆积
下图是镁型紧密堆积的前视图
A
12
6
3
B
54
A
B A
7 1 9
6
5
8 2
3 4
10
11
12
这种堆积晶胞空间利用率高（74%），属于最 密置层堆积，配位数为 ，12许多金属（如Mg、 Zn、Ti等）采取这种堆积方式。
金属晶体---金属晶体的原子堆积模型
（第二课时）
复习回顾：
❖ 1.何谓金属键？成键微粒是什么？有何特 征？
❖ 2.哪些因素会影响金属键的强弱？
❖ 3.如何用金属键解释金属的导热性、导电 性？
晶体堆积模型
认识晶体第二课时三、晶体结构堆积模型(金属键、离子键、范德华力均没有方向性，所以组成金属晶体、离子晶体、分子晶体的微粒服从紧密堆积堆积原理，降低体系能量，使晶体变得比较稳定)1、等径圆球的密堆积①等径圆球在一列上紧密堆积的方式只有一种，所有的圆球都在一条直线上排列②等径圆球在一个平面上最紧密堆积的方式只有一种，每个等径圆球与周围其它6个球接触，形成层称为密置层③类型：金属晶体结构为等径原子密堆积 A3型最密堆积（六方最密堆积）ABABA1型最密堆积（面心立方最密堆积）ABCABCA2型密堆积（体心立方密堆积）配位数：在密堆积中，一个原子或离子周围所邻接的原子或离子的数目A3型最密堆积配位数12 同层6 上下层各3A1型最密堆积配位数12 同层6 上下层各32、非等径圆球的密堆积①离子晶体可视作非等径圆球密堆积，大球先按一定方式做等径圆球密堆积，小球再填充在大球所形成的空隙中。
NaCl、ZnS是A1型最密堆积②分子晶体，原子以共价键形成分子，分子再以分子间作用力形成晶体，由于范德华力没有方向性和饱和性，故此分子尽可能采取紧密堆积，但分子的排列方式与分子的形状有关③原子晶体堆积方式：不服从紧密堆积方式原因：共价键具有方向性和饱和性，因此就决定了一个原子周围的其它原子数目不仅是有限的而且堆积方向是一定的，所有不是密堆积晶体的特性和晶体结构的堆积模型1．下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述中正确的是( )A．是否具有规则几何外形的固体 B．是否具有固定组成的物质C．是否具有美观对称的外形 D．内部基本构成微粒是否按一定规律做周期性重复排列2．下列说法错误的是( )A．同一物质有时可以是晶体，有时可以是非晶体B．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是确定有没有固定熔点C．雪花是水蒸气凝华得到的晶体D．溶质从溶液中析出可以得到晶体3．关于晶体的自范性，下列叙述正确的是( )A．破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体B．缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块C．圆形容器中结出的冰是圆形的体现了晶体的自范性D．由玻璃制成规则的玻璃球体现了晶体的自范性4．下列途径不能得到晶体的是( )A．熔融态SiO2快速冷却 B．熔融态SiO2热液缓慢冷却C．FeCl3蒸气冷凝 D．CuSO4饱和溶液蒸发浓缩后冷却5．将晶体分为离子晶体、金属晶体、原子晶体和分子晶体的本质标准是( )A．基本构成的微粒种类 B．晶体中最小重复结构单元的种类C．微观粒子的密堆积种类 D．晶体内部微粒的种类及微粒间相互作用的种类6．下列叙述正确的是( )A．任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子 B．离子晶体中可能含有共价键C．离子晶体中只含有离子键不含有共价键 D．分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键7．金属原子在二维空间里的放置有下图所示的两种方式，下列说法不正确的是( )A．图a为密置 B．图b为非密置层 C．图a配位数为6 D．图b配位数为68．(2019·邢台一中月考)(1)在下列物质中，__________(填序号，下同)是晶体，______________是非晶体。
2-密堆积
S a a sin 60 3 a2 2
平行六面体的高：
h 2边长为a的四面体高
2 6 a 2 6 a
3
3
20
V晶胞
3 a2 2 6 a
2
3
2a3 8 2r3
V球
2
4
3
r3
(晶胞中有2个球)
V球 V晶胞 100% 74.05%
21
22
23
隙上方，其排列方式与第一层相同，但与第
二层错开，形成ABAB…堆积。这种堆积方式
可以从中划出一个六方单位来，所以称为六
方最密堆积（A3）。
9
三维等径圆球的堆积(A3)
能量较低 密置层
A B A B A
B
A
10
A3最密堆积形成的六方晶胞
A3最密堆积形成后, 从中可以划分 出什么晶胞? 六方晶胞.
11
47
(4)六方ZnS晶胞图
48
六方ZnS
（1）六方晶系，简单六方晶胞 （2）Z=1 （3）Zn2+和S2- 六方最密堆积周期|AaBb|。 （4）配位数4：4。 （6）2s：0 0 0，2/3 1/3 1/2；
2Zn：0 0 5/8，2/3 1/3 1/8。
49
(5) CsCl型:
（1）立方晶系，简单立方晶胞。 （2）Z=1。 （3）Cs+，Cl-，离子键。 （4）配位数8：8。 （5） Cs+离子位于简单立方点阵的阵点上
3 30
A2型密堆积图片
31
金刚石型堆积（A4）
配位数为4，空间利用率为
34.01%，不是密堆积。这
种堆积方式的存在因为原
子间存在着有方向性的共
晶体构型的堆积模型
离子晶体的堆积方式（ 离子晶体的堆积方式（P72、 P80） 、 ） 大球先按一定方式做等径圆球的密堆积， 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。 填充在大球所形成的空隙中。
N（Cs+）=1 （ N（Cl—）=1 （
NaCl晶体 晶体
CsCl晶体 晶体
N（Na+）=4 （ N（Cl—）=4 （
3、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇 分子，如图所示，则它的化学式为： 分子，如图所示，则它的化学式为： Ti14C13 ______________。 ______________。
4、科学家发现的钇钡铜氧化合物在90K具有超导性， 科学家发现的钇钡铜氧化合物在90K具有超导性， 90K具有超导性 若该化合物晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的 若该化合物晶体的晶胞结构如图所示， 化学式可能是（ 化学式可能是（ C ） A、 YBa2Cu3O4 B 、YBa2Cu2O5 C、YBa2Cu3O5 D、YBaCu4O4
N（Cs+）=8 （ N（Cl—）=8 （
思考： 思考：离子 化合物化学 式的意义？ 式的意义？
NaCl晶体结构示意图 晶体结构示意图
Na+Cl-
正八面体
一个Na 周围有6个 一个 +周围有 个Cl— 有12个Na+ 个 一个Cl 周围有6个 一个 —周围有 个Na+ 有12个Cl— 个
CsCl晶体 晶体
二、金属晶体的堆积方式—等径圆球的密堆积 金属晶体的堆积方式 等径圆球的密堆积 ）、金属原子堆积方式 （一）、金属原子堆积方式 1、一维堆积 2、二维堆积
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