选修3-第三章《金属晶体的原子堆积模型》.ppt

1、二、二、金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型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金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式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简单立方堆积简单立方堆积配位数：配位数：晶胞含金属原子数晶胞含金属原子数16例：例：（PoPo）体心立方体心立方堆积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体心立方堆积配位数：配位数：28晶胞含

2、金属原子数晶胞含金属原子数:金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式钾型钾型123456思考：第二层思考：第二层思考：第二层思考：第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式有几种？对第一层来讲最紧密的堆积方式有几种？对第一层来讲最紧密的堆积方式有几种？对第一层来讲最紧密的堆积方式有几种？123456AB，思考：对第一、二层来说，第思考：对第一、二层来说，第思考：对第一、二层来说，第思考：对第一、二层来说，第三层可以最紧密的堆积方式有三层可以最紧密的堆积方式有三层可以最紧密的堆积方式有三层可以最紧密的堆积方式有几种？几种？几种？几种？密置层堆积方式不存在两层原子在同一直线的密置层堆积方式不存在两层原子在同

3、一直线的情况，只有相邻层紧密堆积方式，类似于钾型。情况，只有相邻层紧密堆积方式，类似于钾型。123456一种是将球对准一种是将球对准一种是将球对准一种是将球对准第一层的球。第一层的球。第一层的球。第一层的球。123456123456另一种另一种排列方式，排列方式，是是将球对准第一层的将球对准第一层的 2，4，6 位位 下图是此种六方下图是此种六方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紧密堆积的前视图紧密堆积的前视图ABABA一种是将球对准一种是将球对准一种是将球对准一种是将球对准第一层的球。第一层的球。第一层的球。第一层的球。123456 于是于是于是于是每两层形成一个周

4、每两层形成一个周每两层形成一个周每两层形成一个周期期期期，即，即，即，即 AB AB ABAB 堆积方式，堆积方式，堆积方式，堆积方式，形成六方紧密堆积形成六方紧密堆积形成六方紧密堆积形成六方紧密堆积。六方密堆积六方密堆积配位数配位数：12。(同层同层 6，上下层各上下层各 3)晶胞含金属原子数晶胞含金属原子数:6金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式镁型镁型 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 2，4，6 位位，不同于不同于 AB 两层的两层的位置位置，这是这是 C 层。层。123456123456123456123456此种立方紧密堆积的前视

5、图此种立方紧密堆积的前视图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第四层再排第四层再排 A A，于于于于是形成是形成是形成是形成 ABC ABC ABCABC 三三三三层一个周期。层一个周期。层一个周期。层一个周期。配位数配位数配位数配位数：12(12(同层同层同层同层 6 6，上下层各上下层各上下层各上下层各 3 3 )面心立方面心立方 BCA晶胞含金属原子数晶胞含金属原子数:4金属晶体的堆积方式金属晶体的堆积方式铜型铜型堆积模型采纳这种堆积的典型代表配位数晶胞镁型Mg Zn Ti12简单立方Po6钾型Na K Fe8铜型Cu Ag Au12总总

6、结结思考：思考：4中模型单位体积容纳原子数大小关系？中模型单位体积容纳原子数大小关系？52%68%74%74%空间利用率1.空间占有率空间占有率等径球两种最密堆积具有相同的堆积密度，等径球两种最密堆积具有相同的堆积密度，晶胞中圆球体积与晶胞体积之比称空间占有晶胞中圆球体积与晶胞体积之比称空间占有率，六方最密堆积（率，六方最密堆积（hcp）与立方最密堆积）与立方最密堆积（ccp）空间占有率均为）空间占有率均为74.05。设圆半径为设圆半径为R，晶胞棱长为，晶胞棱长为a，晶胞面对，晶胞面对角线长角线长则则晶胞体积晶胞体积立方面心晶胞中含立方面心晶胞中含4个圆球，每个球体积个圆球，每个球体积为为:立

7、方最密堆积虽晶胞大小不同，每个晶胞中立方最密堆积虽晶胞大小不同，每个晶胞中含球数不同。但计算得到空间占有率相同。含球数不同。但计算得到空间占有率相同。而体心立方堆积（而体心立方堆积（bcp）则空间占有率低一些。）则空间占有率低一些。体对角线长为体对角线长为晶胞体积晶胞体积体心立方晶胞含体心立方晶胞含2个球个球2 2、某些金属晶体、某些金属晶体(Cu、Ag、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

8、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。2 2）.立方面心结构立方面心结构立方面心结构立方面心结构立方面心结构的配位数立方面心结构的配位数立方面心结构的配位数立方面心结构的配位数1212（即每个圆球有（即每个圆球有（即每个圆球有（即每个圆球有1212个个个个最近的邻居，同一层有六个，上一层三个，下一层最近的邻居，同一层有六个，上一层三个，下一层最近的邻居，同一层有六个，上一层三个，下一层最近的邻居，同一层有六个，上一层三个，下一层三个）。立方密堆积中可以取出一个立方面心的单三个）。立方密堆积中可以取出一个立方面心的单三个）。立方密堆积中可以取出一个立

9、方面心的单三个）。立方密堆积中可以取出一个立方面心的单位来，每个单位中有四个圆球，球心的位置是位来，每个单位中有四个圆球，球心的位置是位来，每个单位中有四个圆球，球心的位置是位来，每个单位中有四个圆球，球心的位置是000000；01/201/21/21/2；1/201/21/201/2；1/21/21/21/200。等径圆球的最紧密堆积方式，在维持每个球的周等径圆球的最紧密堆积方式，在维持每个球的周等径圆球的最紧密堆积方式，在维持每个球的周等径圆球的最紧密堆积方式，在维持每个球的周围的情况等同的条件下，就只有上述两种，它们的围的情况等同的条件下，就只有上述两种，它们的围的情况等同的条件下，就只有上述两种，它们的围的情况等同的条件下，就只有上述两种，它们的空间利用率最高（空间利用率最高（空间利用率最高（空间利用率最高（74740505）。）。）。）。立方体边长=a；立方体对角线a；四面体边长=a；