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二、金属晶体

二、金属晶体. 美丽的晶体. 食盐晶体. 雪花晶体. 明矾晶体. 单质硫. 食糖晶体. 化学史话 —— 人类对晶体的认识 古人很早就注意到一些物质具有规则的几何外形。我国古代 《 演繁露 》 一书中曾写道： “ 盐成卤水，暴烈日中，即成方印，洁白可爱。 ”“ 方印 ” 显然是指食盐的几何外形。 17 世纪，物理学家惠更斯收藏了大量的矿石，他惊叹矿石规则的外形，经过长期思索，提出晶体的规则几何外形起因于构成晶体的微粒有序排列的猜想。

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Presentation Transcript

  1. 二、金属晶体

  2. 美丽的晶体 食盐晶体 雪花晶体 明矾晶体 单质硫 食糖晶体

  3. 化学史话——人类对晶体的认识 • 古人很早就注意到一些物质具有规则的几何外形。我国古代《演繁露》一书中曾写道：“盐成卤水，暴烈日中，即成方印，洁白可爱。”“方印”显然是指食盐的几何外形。 • 17世纪，物理学家惠更斯收藏了大量的矿石，他惊叹矿石规则的外形，经过长期思索，提出晶体的规则几何外形起因于构成晶体的微粒有序排列的猜想。 • X射线发现后，人类对晶体内部结构的认识才获得了重大突破。1912年，清晰的X射线衍射图被拍摄到。根据衍射图显示的信息，科学家便能推知晶体内部的微观结构。 晶体: 具有规则几何外形的固体。 大胆猜想： 晶体为什么具有规则的几何外形呢? 结论：晶体具有规则的几何外形的原因是构成晶体的微粒有规则排列的结果.

  4. 金属晶体 离子晶体 原子晶体 晶体 分子晶体 混合晶体 1、晶体与非晶体 晶体:具有规则几何外形的固体 非晶体:没有规则几何外形的固体 晶体的分类 (依据：构成晶体的粒子 种类及粒子之间的作用)

  5. 晶体的特性 1、有规则的几何外形 2、有固定的熔沸点

  6. 晶体与非晶体的本质差异

  7. 得到晶体一般有三种途径： （1）熔融态物质凝固（从熔融态结晶出来的硫晶体） （2）气态物质冷却不经液态直接凝固。 （凝华得到的碘） （3）溶质从溶液中析出（从饱和硫酸铜溶液中析出硫酸铜晶体）

  8. 2、晶胞 是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分，是能够反映晶体结构特征的基本重复单位。 所有晶体都是由晶胞在空间连续重复延伸而形成的。 金属晶体也是如此，课本P31第一段

  9. 无隙并置 平行六面体

  10. 3、金属晶体的原子堆积模型

  11. 金属晶体的原子平面堆积模型 哪种排列方式圆球周围剩余空隙最小？ （a）非密置层（b）密置层 有两种不同类型的空隙

  12. 金属晶体的原子空间堆积模型 晶胞的形状是什么？排列方式怎样？ （1）简单立方堆积（Po）

  13. （2）体心立方堆积（钾型） 非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中。

  14. 三维堆积－由非密置层堆积的两种方式 简单立方堆积 由非密置层一层一层堆积而成 钾型体心立方

  15. 金属晶体的密置层堆积方式 三维堆积－由密置层堆积的两种方式

  16. 1 1 2 2 6 6 3 3 5 5 4 4 第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位。 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是一样的 ) 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。

  17. 1 2 6 3 5 4 B B A A 第一种是将球对准第一层的球。 下图是此种六方 紧密堆积的前视图 A 于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，形成六方紧密堆积。

  18. （3）六方堆积（镁型）

  19. 第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的2，4，6 位，不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。 1 2 6 3 4 5 1 1 2 2 6 6 3 3 5 5 4 4

  20. （4）面心立方堆积 C B 1 2 A 6 3 C 5 4 B A 第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。 得到面心立方堆积。 A 此种立方紧密堆积的前视图

  21. Ａ Ｂ Ａ Ｃ Ｂ Ａ 六方堆积 铜型 镁型 面心立方堆积 金属晶体的两种最密堆积方式

  22. 简单 立方 四种堆积方式,最常见的堆积为后三种: 体心 立方 面心 立方 六方堆积

  23. 思考：金属晶体中晶胞粒子数的计算

  24. 内部：1 面上:1/2 顶点:1/8 棱边:1/4 4. 晶胞中原子个数的计算——均摊法

  25. 晶胞内含的原子数 =a×1/8+b×1/4+c×1/2+d a为位于顶点的原子或离子数； b 为位于棱边的原子或离子数； c为位于面上的原子或离子数； d为位于晶胞内的原子或离子数

  26. 钠晶体的晶胞 【思考】钠的一个晶胞里，含多少原子？

  27. 常见晶胞中微粒数的计算 (1)体心立方： 在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。 微粒数为： 8×1/8 + 1 = 2

  28. （2）面心立方： 在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有。 微粒数为： 8×1/8 + 6×1/2 = 4

  29. 顶端原子只计算1/6 棱上原子只计算1/3 则此晶胞中含6 个原子。 六方晶胞

  30. 5、晶胞中原子的配位数计算 配位数： 每个金属原子周围第一层（距离最近的）原子数称为金属晶体原子的配位数。

  31. （1）简单立方堆积 配位数 6

  32. （2）体心立方堆积 配位数为8 体心和顶角并无差别

  33. 1 2 6 3 5 4 （3）六方堆积（镁型） 配位数为 12（同层6个，上下层各3个）

  34. 1 2 6 3 5 4 （4）面心立方堆积 配位数为 12（同层6个，上下层各3个）

  35. 金属晶体的四种堆积模型对比

  36. 【课堂小结】 简单立方堆积 非密置层 金属晶体中原子的堆积方式 体心立方堆积 三种最常见堆积方式 密置层 六方堆积 面心立方堆积

  37. 小结:晶胞对质点的占有率 体心： 1 面心： 1/2 立方晶胞 棱边： 1/4 顶点： 1/8 六方堆积晶胞？

  38. 能力训练 1、 在金属晶体中最常见的三种堆积方式有：（1）配位数为8的堆积， （2）面心立方堆积的配位数为， （3）ABAB方式堆积的和以ABCABC方式堆积的空间利用率相等，就堆积层来看，二者的区别是在第 层。 体心立方 12 六方堆积 面心立方堆积 三

  39. 6、晶体密度的计算

  40. （鲁科版）已知金属铜的一个晶胞切割，该晶胞的边长为3.6210-10m，铜的相对原子质量是63.55 ，试回答下列问题： （1）一个晶胞中“实际”拥有的铜原子数是多少？ （2）该晶胞的体积是多大？ （3）利用以上结果计算金属铜的密度。

  41. （2）该晶胞的体积是： V＝ （3.6210-10m）3 ＝4.74 10－29 m3 nM （3）ρ＝ ＝ NAV 4×63.55 ＝ 8.9 ×103 Kg/m3 6.02×1023× 4.74 ×10－29 解： (1)一个晶胞中实际拥有的原子数是4个。

  42. Fe Al（四条体对角线上） 2.晶体是质点（分子、离子、或原子）在空间有规则地排列的，具有整齐外形，以多面体出现的固体物质。在空间里无限地周期性的重复能成为晶体的具有代表性的最小单元，称为晶胞。一种Al－Fe合金的立体晶胞如图所示。 ⑴确定该合金的 化学式__ _。 Fe2Al

  43. 3. 2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为( ) A、MgB B、 MgB2 C、Mg2BD、Mg3B2

  44. Mg原子的数目： 12×1/6+2×1/2=3 B原子的数目：6 故化学式可表示为 MgB2

  45. 4.1183 K以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示，1183 K以上转变为图2所示结构的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同（1）在1183 K以下的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为______个；在1183 K以上的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为___________； 8 12

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