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1、金属晶体的原子堆积模型 因为金属键因为金属键没有方向性和饱和性没有方向性和饱和性，且晶体中，且晶体中的原子可看成是的原子可看成是直径相等的球体直径相等的球体，因此都趋向，因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以并以紧密堆积方式紧密堆积方式降低体系的能量，使晶体变降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。得比较稳定。二、金属晶体的原子堆积模型二、金属晶体的原子堆积模型紧密堆积原理紧密堆积原理：第1页/共24页空间利用率：空间利用率：配位数：配位数： 物质中一个原子周围物质中一个原子周围最近最近的的等距等距的的原子数目。原子数目。 晶体的空间被微
2、粒所占的体积百分晶体的空间被微粒所占的体积百分数，用它来表示紧密堆积的程度。数，用它来表示紧密堆积的程度。晶胞中原子的总体积晶胞中原子的总体积晶胞的体积晶胞的体积100第2页/共24页1 1、二维空间金属原子的排列方式、二维空间金属原子的排列方式行列对齐行列对齐四球一空四球一空 行列相错行列相错三球一空三球一空密置层密置层非密置层非密置层1234配位数：配位数：4 46 61 12 23456第3页/共24页第4页/共24页第5页/共24页第6页/共24页第7页/共24页第8页/共24页第9页/共24页第10页/共24页第11页/共24页第12页/共24页123456 第二层第二层 对第一层来
3、讲最紧密的堆积方式对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准是将球对准1 1，3 3，5 5 位。位。 ( ( 或对准或对准 2 2，4 4，6 6 位，其情形是一样的位，其情形是一样的 ) )123456 关键是第三层，对第一、二层来说，第三层关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。可以有两种最紧密的堆积方式。第13页/共24页配位数空间利用率121274%74%第14页/共24页123456第一种：第三层与第一层重合。第一种：第三层与第一层重合。 每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式。 下图是此种堆积的前视图ABABA第15页/共24页六方最密堆积六方最密堆积
4、第16页/共24页第二种第二种：第三层第三层的球与第一层的球不重合。的球与第一层的球不重合。123456 每三层形成一个周期。即ABC ABC的堆积方式。ABCAABC第17页/共24页面心立方最密堆积面心立方最密堆积 BCA第18页/共24页堆积模型堆积模型采纳这种堆采纳这种堆积的典型代积的典型代表表空间空间利用利用率率配位数配位数晶胞晶胞简单堆积简单堆积Po (Po (钋钋) )52%52%6 6体心立方体心立方堆积堆积K K、NaNa、FeFe68%68%8 8六方最密六方最密堆积堆积MgMg、ZnZn、TiTi74%74%1212面心立方面心立方最密堆积最密堆积Cu, Ag, AuCu
5、, Ag, Au74%74%1212小结：小结：第19页/共24页1 1下列有关金属元素特征的叙述中正确的是下列有关金属元素特征的叙述中正确的是A A金属元素的原子只有还原性，离子只有氧金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性化性B B金属元素在化合物中一定显正价金属元素在化合物中一定显正价C C金属元素在不同化合物中的化合价均不同金属元素在不同化合物中的化合价均不同D D金属单质的熔点总是高于分子晶体金属单质的熔点总是高于分子晶体能力训练能力训练第20页/共24页2. 2. 某些金属晶体某些金属晶体(Cu(Cu、AgAg、Au)Au)的原子按面的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可
6、心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。计算这类金属晶体中原子的空间利用率。 第21页/共24页 3. 3. 已知金属铜为面心立方晶体，如图所示，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铜的相对原子质量为63.5463.54，密度为，密度为8.936g/cm8.936g/cm3 3，试求试求（1 1）图中正方形边长）图中正方形边长 a a，（2 2）铜的金属半径）铜的金属半径 r raarrorr
7、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：第22页/共24页小结：三种晶体类型与性质的比较小结：三种晶体类型与性质的比较晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体概念概念相邻原子之间以共价相邻原子之间以共价键相结合而成具有空键相结合而成具有空间网状结构的晶体间网状结构的晶体分子间以范德分子间以范德华力相结合而华力相结合而成的晶体成的晶体通过金属键形成的通过金属键形成的晶体晶体作用力作用力共价键共价键范德华力范德华力金属键金属键构成微粒构成微粒原子原子分子分子金属阳离子和自由金属阳离子和自由电子电子物物理理性性质质熔沸点熔沸点很高很高很低很低差别较大差别较大硬度硬度很大很大很小很小差别较大差别较大导电性导电性无（硅为半导体）无（硅为半导体）无无导体导体实例实例金刚石、二氧化硅、金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅晶体硅、碳化硅 Ar、S等等Au、Fe、Cu、钢、钢铁等铁等第23页/共24页
金属晶体的原子堆积模型
