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(共27張PPT)
第三章第2節
幾種簡單的晶體結構模型
第1課時 金屬晶體
學習目標
掌握典型的四種金屬晶體結構模型
了解金屬晶體結構與性質的關系
一.金屬晶體
⑴定義：金屬原子通過金屬鍵形成的晶體。
⑷金屬鍵的特征：由于自由電子為整個金屬所共有，所以金屬鍵沒有方向性和飽和性。金屬晶體可以看做等徑圓球的堆積。
⑶成鍵微粒：金屬陽離子和自由電子。
⑵金屬鍵：金屬陽離子和自由電子之間的較強的相互作用。
⑸金屬鍵強弱判斷：金屬陽離子所帶電荷越多、半徑越小，金屬鍵越強。金屬鍵越強，金屬晶體的熔點越高。
1.金屬晶體的概念
金屬晶體可以看做等徑圓球的堆積，所以我們在這里對金屬晶體的堆積方式簡單拓展一下。
拓展視野
把乒乓球裝入盒中，盒中的乒乓球怎樣排列才能使裝入的乒乓球數目最多？
【活動探究】
請你比較
最緊密堆積
非緊密堆積
密置層
非密置層
采用密置層排列能夠降低體系的能量
1
2
3
4
5
6
對第二層來講最緊密的堆積方式是將球對準1，3，5 位。----密置雙層
1
2
3
4
5
6
A
B
，
若 對準 2，4，6 位，其情形是一樣的嗎
密置雙層只有一種 每個球都與周圍9個球相切
取A、B兩個密置層，將B層放在A層的上面，有幾種堆積方式？
如果將密置層C放在剛才堆成的密置雙層的上面，有幾種最密堆積方式？如何堆積？
【再思】
A
B
2
1
認真觀察兩層球形成的空隙種類。
1
C
2
C
下圖是六方緊密堆積的前視圖
A
B
A
B
A
第一種排列方式:將球對準第一層的球。
1
2
3
4
5
6
于是每兩層形成一個周期，即 AB AB 堆積方式，形成六方緊密堆積
第三層 對第一、二層來說，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。
第二種排列方式: 是將球對準第一層的 2，4，6 位，不同于 AB 兩層的位置，這是 C 層。
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6
1
2
3
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5
6
1
2
3
4
5
6
配位數:在密堆積中，一個原子或離子周圍所鄰接的原子或離子數目.
配位數 12
( 同層 6， 上下層各 3 )
配位數 12
( 同層 6， 上下層各 3 )
⑵等徑圓球的密置層和密置層的互相疊放得到的最密堆積排列方式有兩種。
A
B
A
A
B
六方堆積方式(六方晶胞、)的金屬晶體： Mg、Zn、Ti等金屬
每個晶胞中的原子數為2個；
原子配位數為12
①第一種：ABAB疊放
⑶等徑圓球的密置層和密置層的互相疊放得到的最密堆積排列方式有兩種。
②第二種：ABC疊放
A
B
C
A
面心立方堆積方式(面心立方晶胞、)的金屬晶體：
Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt等金屬
每個晶胞中的原子數為4個；原子配位數為12
B
C
A
ABC ABC 形式的堆積，為什么是面心立方堆積？
我們來加以說明。
面心立方晶胞
②面心立方最密堆積(Cu型)
配位數 12
空間利用率
74％
銅型 [面心立方]
B
C
A
體心立方堆積方式(體心立方晶胞)的金屬晶體：Li、Na、K、Ba、W、Fe等金屬
⑶等徑圓球的一種非密置層的互相疊放得到的非最密堆積排列方式。(體心立方堆積)
每個晶胞中的原子數為2個；原子配位數為8
體心立方晶胞的原子空間利用率約為68%
2、常見金屬晶體的結構
結構型式 面心立方最密堆積 體心立方密堆積 六方最密堆積
常見金屬
結構示意圖
配位數
晶胞中的微粒數
12
8
12
2
4
Mg、Zn、Ti
Li、Na、K、Ba、W、Fe
Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt
2
簡單立方晶胞的原子空間利用率約為52%
⑴金屬在通常狀況下都是晶體嗎
⑵為什么組成晶體的金屬原子在沒有其他因素影響時,在空間的排列大都服從緊密堆積原理
不都是晶體,如汞常溫下是液態。
因為在金屬晶體中,金屬鍵沒有方向性和飽和性,因此都趨向于使金屬原子吸引更多的其他原子分布于周圍,并以密堆積方式降低體系的能量,使晶體變得比較穩定。
交流 研討
⑶合金為何比純金屬的性質優越？
合金內加入了其他元素或大或小的原子，改變了金屬原子有規則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難。因此，在一般情況下，合金比純金屬硬度大。
⑷為什么金屬具有較好的延性、展性和可塑性？
金屬晶體中由于金屬陽離子與自由電子間的相互作用沒有方向性，各原子層之間發生相對滑動以后，仍可保持這種相互作用，因而即使在外力作用下，發生形變也不易斷裂。金屬晶體中原子的堆積方式也會影響金屬的性質，具有最密堆積結構的金屬延展性往往比其他結構的金屬的延展性好。
3、金屬晶體結構解釋物理通性
(1)同類型的金屬晶體的熔點由金屬陽離子半徑、離子所帶的電荷數決定,陽離子半徑越小,所帶電荷越多,金屬鍵就越強,晶體熔點就越高。例如熔點:Li>Na>K>Rb>Cs,Na4、金屬晶體的熔點規律
(2)金屬晶體的熔點差別較大,如Hg熔點很低,堿金屬熔點較低,鐵等金屬熔點很高。這是由于金屬晶體密堆積方式、金屬陽離子和“自由電子”的作用力不同造成的。
(3)一般來說,同一周期主族金屬單質的熔點由左到右逐漸升高,同一主族金屬單質的熔點自上而下逐漸降低。
(4)合金的熔點一般低于其成分金屬的熔點。
（1）年消耗量、產量最高的金屬是 ；
（2）地殼中含量最多的前兩種金屬是 、 ；
（3）熔點最高的金屬是： ；
（4）熔點最低的金屬是： ；
（5）展性最好的金屬是： ；
（6）最硬的金屬是： ；
（7）密度最小的金屬： ；
（8）最耐腐蝕的金屬： ；
（9）導電性最好的金屬： ；
（10）最活潑的金屬： 。
汞
鐵
鋁 鐵
鎢
金
鉻
金屬之最
鋰
鈦
銀
銫

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