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1、第三节第三节 金属晶体金属晶体组成粒子：组成粒子：作用力：作用力：金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子金属离子和自由电子之间的较强金属离子和自由电子之间的较强作用作用 金属键（电子气理论）金属键（电子气理论）金属晶体：金属晶体： 通过金属键作用形成的单质晶体通过金属键作用形成的单质晶体“电子气理论电子气理论”( (自由电子理自由电子理论论) )金属原子脱落下来金属原子脱落下来的的价电子价电子形成遍布整个晶体形成遍布整个晶体的的“电子气电子气”, ,被所有原子被所有原子所共用，从而把所有的原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。维系在一起。五、金属晶体的原子堆积模型五、金属晶体的原子堆积模型
2、（1 1）几个概念）几个概念 紧密堆积紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽：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可能的相互接近，使它们占有最小的空间 配位数配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻的：在晶体中与每个微粒紧密相邻的微粒个数微粒个数 空间利用率空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积：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百分数，用它来表示紧密堆积的程度金属晶体原子平面排列方式有几种？非密置层探究探究A143213642A5密置层配位数为4配位数为6（2）金属晶体的原子在二维平面堆积模型）金属晶体的原子在二维平面堆积模型 （a a）非密置层）非
3、密置层 （b b）密置层）密置层配位数配位数4 46 6非密置层层层堆积情况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相邻层原子在同一直线上的堆积（3）金属晶体的原子在三维空间堆积模型）金属晶体的原子在三维空间堆积模型非密置层一层一层垂直堆积非密置层一层一层垂直堆积 简单立方堆积简单立方堆积非密置层层层堆积情况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相邻原子层上层原子填入下层原子的凹穴中体心立方堆积（碱金属、铁、铬、钼、钨）体心立方堆积（碱金属、铁、铬、钼、钨） 钾型钾型上层金属原子填入下层金属原子形成凹穴中上层金属原子填入下层金属原子形成凹穴中非密置层一层一层
4、堆积非密置层一层一层堆积体心立方堆积配位数：配位数：8 8原子数：原子数：2 2123456123456 密置层堆积方式不存在两层原子在同一直线密置层堆积方式不存在两层原子在同一直线的情况，只有相邻层紧密堆积方式，类似于钾型。的情况，只有相邻层紧密堆积方式，类似于钾型。123456123456123456六方最密堆积和面心立方最密堆积六方最密堆积和面心立方最密堆积a a、六方最密堆积（、六方最密堆积（MgMg、ZnZn、TiTi）镁型镁型密置层的原子按上述体心立方堆积的方式堆积密置层的原子按上述体心立方堆积的方式堆积 第一层第一层 密置层密置层123456123456 第二层第二层 对第一层来
5、讲最紧密的堆积方对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准式是将球对准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。 第一种是将球对准第一层的球。第一种是将球对准第一层的球。123456 于是每两层形成一于是每两层形成一个周期，即个周期，即 AB AB ABAB 堆积方式，形成六方堆积方式，形成六方紧密堆积紧密堆积。 配位数配位数 12 ( 12 ( 同层同层 6 6，上下层各
6、上下层各 3 3 ) ) ，空间利用率为空间利用率为74%74% 下图是此种六方下图是此种六方紧密堆积的前视图紧密堆积的前视图ABABA123456 第三层的第三层的另一种另一种排列方式，排列方式，是将球对是将球对准第一层的准第一层的 2 2，4 4，6 6 位位，不同于不同于 AB AB 两层两层的位置的位置，这是这是 C C 层。层。1 12 23 34 45 56 6123456123456b b、面心立方最密堆积（、面心立方最密堆积（CuCu、AgAg、AuAu）铜型铜型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 A，于是形成于
7、是形成 ABC ABC ABCABC 三层一个周期。三层一个周期。 得得到面心立方堆积到面心立方堆积。 配位数配位数 12 12 。( ( 同层同层 6 6， 上下层各上下层各 3 3 ) ) BCA堆积堆积模型模型采纳这种堆积采纳这种堆积的典型代表的典型代表空间利空间利用率用率配位数配位数晶胞晶胞简单简单立方立方Po (Po (钋钋) )52%52%6 6钾型钾型( (bcpbcp) )K K、NaNa、FeFe68%68%8 8镁型镁型( (hcphcp) )MgMg、ZnZn、TiTi74%74%1212铜型铜型( (ccpccp) )Cu, Ag, AuCu, Ag, Au74%74%
8、1212金属晶体的四中堆积模型对比金属晶体的四中堆积模型对比1.1.下列有关金属晶体的判断正确的是下列有关金属晶体的判断正确的是 A A简单立方、配位数简单立方、配位数6 6、空间利用率空间利用率、空间利用率空间利用率为为68%68% B B钾型、配位数钾型、配位数6 6、空间利用率为、空间利用率为68%68% C C镁型、配位数镁型、配位数8 8、空间利用率、空间利用率74%74% D D铜型、配位数铜型、配位数1212、空间利用率为、空间利用率为74%74%课堂练习2 2下列排列方式是镁型堆积方式的是（下列排列方式是镁型堆积方式的是（ ）A AABCABCABCABCABCABCB BAB
9、ABABABABABC CABBAABBAABBAABBA D DABCCBAABCCBAABCCBAABCCBA3.晶胞是晶体中最小的重复单元已知铁为面心立方晶体，其结构如下图甲所示，面心立方的结构特征如下图乙所示若铁原子的半径为 试求铁金属晶体中的晶胞长度，即下图 丙中AB的长度为_mm101027.1101059. 3AB4. 某些金属晶体(Cu、Ag、Au)的原子按面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。依题意画出侧面图，设正立方体边长为a，则体积为a3。原子半径，每个正立方
10、体包括金属原子818+61/24(个)，球体体积共4空间利用率为：.,74. 0)42(3433aa%74%10074. 033aa三、金属晶体的结构特征三、金属晶体的结构特征：在金属晶体里，金属阳离子有规则地紧密堆积，自由电子几乎均匀分布在整个晶体中，不专属哪几个特定的金属离子，而是被许多金属离子共有。四、金属晶体的熔点变化规律：四、金属晶体的熔点变化规律：（1）金属晶体熔点变化差别较大。如汞在常温下是液体，熔点很低（38.9。C）。而铁等金属熔点很高（1535。C）。这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子的静电作用力不同而造成的差别。（2）一般情况下（同类型的金属晶体），金属晶
11、体的熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少而定。阳离子半径越小，所带的电荷越多， 自由电子越多，相互作用就越大， 熔点就会越高。 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。胞。NaCl晶体结构如图所示，已知晶体结构如图所示，已知FexO晶体晶胞结构为晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，型，由于晶体缺陷，x值小于值小于1，测知，测知FexO晶体密度为晶体密度为5.71g/cm3，晶胞边长为，晶胞边长为4.2810-10m。（1）FexO中中x值（精确到值（精确到0.01）为）为？（2）晶体中的）晶体中的Fen+分别为分别为Fe2+、Fe3+，在，在Fe2+和和Fe3+总数中，总数中，Fe2+所占分数（用小数表示，精确至所占分数（用小数表示，精确至0.001）为）为？(3)此晶体的化学式为此晶体的化学式为？（4）与某个）与某个Fe2+（或（或Fe3+）距离最近且等距离的）距离最近且等距离的O2-围成的空围成的空间几何形状是间几何形状是？（5）在晶体中，铁元素的离子间的最短距离为）在晶体中，铁元素的离子间的最短距离为？m