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◆人教版(2019)選擇性必修二第三章晶體結構與性質
第三節 金屬晶體與離子晶體
金屬晶體三維空間的堆積方式
1.掌握金屬晶體三維空間的堆積方式。
2.理解配位數和空間利用率的概念。
3.學會計算空間利用率和配位數。
【學習目標】
【重、難點】空間利用率及配位數的計算
目錄
金屬晶體的原子在二維平面堆積模型
金屬晶體堆積的幾個概念
金屬晶體的四種三維空間堆積方式
課堂小結
01
02
03
04
任務一：金屬晶體的原子在二維平面的堆積模型
金屬晶體中的原子可看成直徑相等的小球。將等徑圓球在一平面上排列，有如下兩種排布方式：
非密置層放置
密置層放置
哪種排列方式圓球周圍剩余空隙最小？
⑥
①
②
③
④
⑤
①
②
③
④
A
B
配位數：晶體中與每個微粒緊密相鄰的微粒個數。
空間利用率：晶體的空間被微粒占滿的體積百分數，用它來表示緊密堆積的程度。
空間利用率=
晶胞所含微粒的總體積
晶胞所占的總體積
____________________
×100 ％
球的體積V=
4
3
__
× π r3
任務二：金屬晶體堆積的幾個概念
②
③
④
①
A
配位數為4
配位數為6
⑥
①
⑤
②
③
④
B
r為球的半徑
任務三：金屬晶體三維空間的堆積方式
1.簡單立方堆積
2.體心立方堆積
3.面心立方堆積
4.六方最密堆積
非密置層堆積形式
密置層堆積形式
密堆積
最密堆積
空間利用率較高
空間利用率較低
任務三：金屬晶體三維空間的堆積方式
（1）簡單立方堆積
為清晰起見，我們使金屬原子不相切，以便更好地觀察堆積的晶胞。
簡單立方堆積的特征：第二層小球的球心正對著第一層小球的球心，空間利用率較低，金屬釙（Po）采用這種堆積方式，因此又稱為釙型。
1.非密置層堆積形式
①代表金屬釙（Po）
②配位數：6
簡單立方的晶胞邊長a=2r
任務三：金屬晶體三維空間的堆積方式
= =
=
___________________
a3
×π
a
2
—
（ ）3
π
___
6
52％
簡單立方堆積的空間利用率
（1）簡單立方堆積
1.非密置層堆積形式
體心立方堆積的特征：上層金屬原子填入下層的金屬原子的凹穴中，空間利用率比簡單立方堆積高，堿金屬（Na、K等）和鐵屬于這種堆積方式，又叫鉀型。
任務三：金屬晶體三維空間的堆積方式
1.非密置層堆積形式
（2）體心立方堆積
①代表金屬Na、K、Fe
②配位數：8
簡單立方的晶胞邊長a=
4r
—
任務三：金屬晶體三維空間的堆積方式
1.非密置層堆積形式
（2）體心立方堆積
正方體
8（上下層各4）
2
c=4r c= a r= a V=a3
4
—
配位數是__________________________，
這些原子圍成的空間圖形是__________。
完全屬于一個晶胞的原子是______個。
a
r
b
c
體心立方堆積的空間利用率
= =
=
_____________________
a3
×π
2×
a
4
—
（ ）3
π
8
____
68％
（2）體心立方堆積
任務三：金屬晶體三維空間的堆積方式
2.密置層堆積形式
（1）面心立方堆積
第一層中心原子周圍有6個空隙，第二層原子放置于第一層的①③⑤空隙內，第三層原子對準第一層②④⑥空隙內，依次重疊，每三層形成一個周期，這種緊密堆積叫面心立方最密堆積。
配位數是________________________，完全屬于一個晶胞的原子有___個。
4
12（同層6個,上下層各3個）
1
2
3
4
5
6
ACBACBA
正視圖
（1）面心立方堆積
任務三：金屬晶體三維空間的堆積方式
2.密置層堆積形式
①代表金屬 銅、銀、金
②配位數：12
任務三：金屬晶體三維空間的堆積方式
2.密置層堆積形式
（1）面心立方堆積
B
C
A
面心立方堆積
的空間利用率
=74 ％
面對角線：4r = a ；a =2 r
V = a3=（2 r）3
___________
=
4
3
__
4× πr 3
（2 r）3
a
a
r
r
o
r
r
任務三：金屬晶體三維空間的堆積方式
2.密置層堆積形式
（1）面心立方堆積
任務三：金屬晶體三維空間的堆積方式
2.密置層堆積形式
（2）六方最密堆積
第二層小球的球心對準第一層的 1、3、5 位（▽）或對準 2、4、6 位（△），第三層小球對準第一層的小球，每兩層形成一個周期地緊密堆積。這種緊密堆積叫六方最密堆積。
在六方最密堆積中，配位數_____________________，完全屬于一個晶胞的原子有___個。空間利用率各是多少？
2
12（同層6個，上下層各3個）
晶胞為平行六面體，底面是平行四邊形，側面是矩形
1
2
3
4
5
6
A
BABA
前視圖
六方最密堆積晶胞
任務三：金屬晶體三維空間的堆積方式
2.密置層堆積形式
（2）六方最密堆積
①代表金屬鎂、鋅、鈦
②配位數：12
任務三：金屬晶體三維空間的堆積方式
2.密置層堆積形式
（2）六方最密堆積
六方最密堆積的空間利用率 。
金屬晶體
堆積方式
非密置層
簡單立方堆積
體心立方堆積
密置層
六方最密堆積
面心立方堆積
三種最常見
的堆積方式
課堂小結
堆積模型 采納這種堆積的典型代表 空間利用率 配位數 晶胞
簡單立方堆積
體心立方堆積
面心立方堆積
六方最密堆積
Po (釙)
52%
6
K、Na、Fe
68%
8
Cu、Ag、Au
74%
12
Zn、Ti、Mg
74%
12
課堂小結
THANKS
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