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1、 第第2 2节节 几种简单的晶体结构模型几种简单的晶体结构模型【教学目标教学目标】1.1.进一步熟悉进一步熟悉金属晶体的概念和特征金属晶体的概念和特征，能用金属键理论解释，能用金属键理论解释金属晶体的物理性质。金属晶体的物理性质。2.2.知道金属原子的知道金属原子的四种堆积方式四种堆积方式。第一课时第一课时 金属晶体金属晶体金属键金属键:金属阳离子和自由电子之间的强的相互作用。金属阳离子和自由电子之间的强的相互作用。自由电子遍布整块金属，自由电子遍布整块金属，从而把所有金属阳离子从而把所有金属阳离子维系在一起。维系在一起。一一.金属晶体金属晶体1.1.金属晶体金属晶体:金属原子通过金属键形成的
2、晶体。金属原子通过金属键形成的晶体。金属单质及其合金金属单质及其合金属于金属晶体，如属于金属晶体，如Au、Cu、MgAl合金等合金等金属键不具有方向性和饱和性。金属键不具有方向性和饱和性。在金属晶体中，金属如同在金属晶体中，金属如同等径圆球等径圆球一样，彼此相切，在三维堆积在一起。一样，彼此相切，在三维堆积在一起。简单立方晶胞简单立方晶胞面心立方晶胞面心立方晶胞体心立方晶胞体心立方晶胞六方最密堆积六方最密堆积Po(钋钋)Zn,Ti,MgLi,Na,K,Ba,Fe,WAu,Ag,Cu,Al,Ca,Pd,Pt常见金属晶体的结构常见金属晶体的结构(等径圆球的密堆积等径圆球的密堆积)1 1）简单立方晶
3、胞）简单立方晶胞1 1）简单立方晶胞）简单立方晶胞棱边棱边2原子相切，原子相切，a=2r晶胞所含原子数：晶胞所含原子数：配位数：配位数：半径半径r r和边长和边长a a的关系：的关系：密度：密度：8 1/8=16 （上下左右前后上下左右前后）Po(钋钋)晶胞密度 N为晶胞中所含微粒个数，M为所含微粒的摩尔质量，NA为阿伏加德罗常数，V为晶胞的体积，其单位为cm3，为晶体的密度，其单位为gcm3。1nm=101nm=10-7-7cm cm 1pm=101pm=10-10-10cmcm2）体心立方晶胞）体心立方晶胞2）体心立方晶胞）体心立方晶胞 a=体对角线体对角线=4r 3晶胞所含原子数：晶胞所
4、含原子数：配位数：配位数：r r和和a a的关系：的关系：密度：密度：8 1/8+1=28 （立方体）（立方体）体对角线体对角线3原子相切原子相切Li,Na,K,Ba,Fe,W3 3）面心立方晶胞）面心立方晶胞晶胞所含原子数：晶胞所含原子数：r r和和a a的关系：的关系：密度：密度：81/8+61/2=4面对角线面对角线3原子相切原子相切 a =面对角线面对角线=4r2Au,Ag,Cu,Al,Ca,Pd,Pt配位数：配位数：12124 4）六方晶胞：底面棱的夹角不是直角）六方晶胞：底面棱的夹角不是直角Zn,Ti,Mg60120包含3个平行六面体晶胞配位数：配位数：12每个晶胞每个晶胞微粒数为
5、：微粒数为：六方晶胞六方晶胞41/6+41/12+1=2顶点：顶点：A/720 竖棱：竖棱：A/360水平棱：水平棱：1/4 1+1=2简单立方晶胞简单立方晶胞 体心立方晶胞体心立方晶胞 面心立方晶胞面心立方晶胞六方晶胞六方晶胞晶胞晶胞含原含原子数子数配位配位数数r r和和a a的关的关系系边上原子相切边上原子相切a=2r8 1/8=16 a=4r38 1/8+1=28体对角线原子相切体对角线原子相切81/8+61/2=412面对角线原子相切面对角线原子相切 a=4r212含三个晶胞含三个晶胞23=6a=b=2rc=a2 63每个每个A粒子周围与它最近的且距离相等的粒子周围与它最近的且距离相等
6、的A粒子粒子有有 个个12AB四类晶体四类晶体金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体共价晶体共价晶体分子晶体分子晶体溶解性导电性硬度熔点不溶于水不溶于水部分与水反应部分与水反应(Na)固体或熔融状态固体或熔融状态时导电时导电（自由电子，升（自由电子，升温导电性变弱）温导电性变弱）差别大，多数较大差别大，多数较大（Na质软，质软，Hg液体）液体）差别大差别大（W：3410,Hg：-38）同主族递减，同周期递增同主族递减，同周期递增合金熔点比成分金属低合金熔点比成分金属低合金硬度比成分金属大合金硬度比成分金属大体心立方晶胞体心立方晶胞六方晶胞六方晶胞面心立方晶胞面心立方晶胞空间利用率空间利用率原子半径原
7、子半径、价电子数、价电子数，金属键，金属键，熔、沸点逐渐熔、沸点逐渐。2.2.金属晶体的熔、沸点变化规律金属晶体的熔、沸点变化规律：金属晶体熔点金属晶体熔点差别较大差别较大 如：汞如：汞Hg-38.90C 常温为液态；铁常温为液态；铁Fe 15350C；钨；钨W 33900C 一般来说一般来说,原子半径越小、价电子数越多，原子半径越小、价电子数越多，金属键金属键越强越强,熔点越高熔点越高.（同周期？同主族？）（同周期？同主族？）原子半径原子半径、价电子数价电子数，金属键金属键，熔、沸点逐渐熔、沸点逐渐。右上大右上大Na Mg Al Na K Rb合金合金 ：由一种金属与另一种金属或几种金属或某些由一种金属与另一种金属或几种金属或某些非金属所组成的、具有金属特性的物质。非金属所组成的、具有金属特性的物质。合金的特点合金的特点:熔点比成分金属低。熔点比成分金属低。硬度比成分金属高。硬度比成分金属高。合金内加入了其他元素或大或小合金内加入了其他元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。因此，在一般对滑动变得困难。因此，在一般情况下，合金比纯金属硬度大。情况下，合金比纯金属硬度大。