金属晶体课件
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课件47张PPT。专题3 微粒间作用力与物质性质
第一单元 金属键金属晶体
南靖一中 沈建忠（第二课时）黄铁矿萤 石水晶绿色鱼眼石菱锰矿二、晶体1.晶体与非晶体 (1)晶体：内部微粒（原子、离子或分子）在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。 (2)非晶体：内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态。2.晶体的特性 （1）具有规则的几何外形。（2）自范性：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。
（3）各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。
（4）对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。
（5）有固定的熔点而非晶态没有。3.晶体的种类根据内部微粒的种类和微粒间的相互作用不同，将晶体分为离子晶体、金属晶体、原子晶体和分子晶体。4、晶胞：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。整个晶体就是晶胞按其周期性在二维空间重复
排列而成的。这种排列必须是晶胞的并置堆砌。 晶胞与晶体
砖块与墙
蜂室与蜂巢三、金属晶体 金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。主要有三种晶体类型。A1 A2 A3金属晶体的原子平面堆积模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????（a）非密置层????（b）密置层哪种排列方式圆球周围剩余空隙最小？1、晶体的密堆积和非密置结构（1）、简单立方堆积（Po）2、金属晶体的原子空间堆积模型简单立方堆积：将非密置层在空间一层一层
的堆积，有两种堆积方式，其中一种的堆积
如上图，相邻非密置层的原子核在同一直线
上，这种堆积方式形成的晶胞为一个立方体
即简单立方。配位数为6，分别位于上、下
前、后、左、右。这种堆积的空间利用率低。（2）、体心立方堆积体心立方堆积：非密置层在空间一层一层
的堆积的另一种方式是将上层的金属原子
填入下层四个金属原子形成的凹穴中，下
一层的原子核与上一层中四个球围成的空
在同一直线上。 8 个顶点上的球互不相切，
但均与体心位置上的球相切。 配位数 8 ，
空间利用率为 68% 。K、Na、Cr、Mo、W（3）、面心立方堆积在一个层中，最紧密的堆积方式，
是一个球与周围 6 个球相切，在
中心的周围形成 6 个凹位，将其
算为第一层。 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。面心立方紧密堆积的前视图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。 配位数 12 。
( 同层 6， 上下层各 3 ) Au、Ag、Cu、Al ABC ABC 形式的堆积，为什么是面心立方堆积？
我们来加以说明。面心立方最密堆积（A一）图面心立方最密堆积（A1）分解图 下图是六方紧
密堆积的前视图A 另一种是将球对准第一层的球。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。 配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 )（4）、六方紧密堆积Mg、Zn、Ti六方最密堆积（A3）图六方最密堆积（A3）分解图3、归纳和总结：三维堆积－四种方式 简单立方堆积钾型体心立方由非密置层一层一层堆积而成Ａ
Ｂ
ＡＣ
Ｂ
Ａ镁型铜型金属晶体的两种最密堆积方式面心立方堆积六方堆积4. 常见三种密堆积的晶胞六方晶胞六方密堆结构晶胞 面心立方晶胞面心立方结构晶胞 体心立方晶胞体心立方结构晶胞四、晶胞中粒子数的求算（均摊法）
1、方法：（1）处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有1/8属于该晶胞；（2）处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有1/4属于该晶胞；（4）处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。（3）处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有1/2属于该晶胞；2.三种金属晶体晶胞中微粒数的计算 (1)六方晶胞：在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。
微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6 （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 长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：
顶 ----1/8 棱----1/4 面----1/2 心----1(3)、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 1、合金是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质 。 合金一般是将各组分熔合成均匀的液体，再经冷凝而制得的。五、合金1)具有超导性质的合金，如Nb3Ge，Nb3Al，Nh3Sn，V3Si，NbN等
2)具有特殊电学性质的金属间化合物，如InTe-PbSe，GaAs-ZnSe等在半导体材料用
3)具有强磁性的合金物，如稀土元素（Ce，La，Sm，Pr，Y等）和Co的化合物，具有特别优异的永磁性能2、合金的特性：4)具有奇特吸释氢本领的合金（常称为贮氢材料），如 LaNi5，FeTi，R2Mg17和R2Ni2Mg15。(R等仅代表稀土 La，Ce，Pr，Nd或混合稀土）是一种很有前途的储能和换能材料。
5)具有耐热特性的合金，如Ni3Al，NiAl，TiAl，Ti3Al，FeAl，Fe3Al，MoSi2，NbBe12。ZrBe12等不仅具有很好的高温强度，并且，在高温下具有比较好的塑性6)耐蚀的合金，如某些金属的碳化物，硼化物、氨化物和氧化物等在侵蚀介质中仍很耐蚀，若通过表面涂覆方法，可大大提高被涂覆件的耐蚀性能；
7)具有形状记忆效应、超弹性和消震性的合金，如 TiNi，CuZn，CuSi，MnCu，Cu3Al等已在工业上得到应用。本节小结：
1、晶体及晶胞
2、常见金属三种堆积方式
3、均摊法计算晶胞中粒子个数
4、合金及性质
作业布置：
1、完成书本P37页内容；
2、完成《导与学》P25-29
第一单元 金属键金属晶体
南靖一中 沈建忠（第二课时）黄铁矿萤 石水晶绿色鱼眼石菱锰矿二、晶体1.晶体与非晶体 (1)晶体：内部微粒（原子、离子或分子）在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。 (2)非晶体：内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态。2.晶体的特性 （1）具有规则的几何外形。（2）自范性：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。
（3）各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。
（4）对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。
（5）有固定的熔点而非晶态没有。3.晶体的种类根据内部微粒的种类和微粒间的相互作用不同，将晶体分为离子晶体、金属晶体、原子晶体和分子晶体。4、晶胞：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。整个晶体就是晶胞按其周期性在二维空间重复
排列而成的。这种排列必须是晶胞的并置堆砌。 晶胞与晶体
砖块与墙
蜂室与蜂巢三、金属晶体 金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。主要有三种晶体类型。A1 A2 A3金属晶体的原子平面堆积模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????（a）非密置层????（b）密置层哪种排列方式圆球周围剩余空隙最小？1、晶体的密堆积和非密置结构（1）、简单立方堆积（Po）2、金属晶体的原子空间堆积模型简单立方堆积：将非密置层在空间一层一层
的堆积，有两种堆积方式，其中一种的堆积
如上图，相邻非密置层的原子核在同一直线
上，这种堆积方式形成的晶胞为一个立方体
即简单立方。配位数为6，分别位于上、下
前、后、左、右。这种堆积的空间利用率低。（2）、体心立方堆积体心立方堆积：非密置层在空间一层一层
的堆积的另一种方式是将上层的金属原子
填入下层四个金属原子形成的凹穴中，下
一层的原子核与上一层中四个球围成的空
在同一直线上。 8 个顶点上的球互不相切，
但均与体心位置上的球相切。 配位数 8 ，
空间利用率为 68% 。K、Na、Cr、Mo、W（3）、面心立方堆积在一个层中，最紧密的堆积方式，
是一个球与周围 6 个球相切，在
中心的周围形成 6 个凹位，将其
算为第一层。 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。面心立方紧密堆积的前视图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。 配位数 12 。
( 同层 6， 上下层各 3 ) Au、Ag、Cu、Al ABC ABC 形式的堆积，为什么是面心立方堆积？
我们来加以说明。面心立方最密堆积（A一）图面心立方最密堆积（A1）分解图 下图是六方紧
密堆积的前视图A 另一种是将球对准第一层的球。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。 配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 )（4）、六方紧密堆积Mg、Zn、Ti六方最密堆积（A3）图六方最密堆积（A3）分解图3、归纳和总结：三维堆积－四种方式 简单立方堆积钾型体心立方由非密置层一层一层堆积而成Ａ
Ｂ
ＡＣ
Ｂ
Ａ镁型铜型金属晶体的两种最密堆积方式面心立方堆积六方堆积4. 常见三种密堆积的晶胞六方晶胞六方密堆结构晶胞 面心立方晶胞面心立方结构晶胞 体心立方晶胞体心立方结构晶胞四、晶胞中粒子数的求算（均摊法）
1、方法：（1）处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有1/8属于该晶胞；（2）处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有1/4属于该晶胞；（4）处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。（3）处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有1/2属于该晶胞；2.三种金属晶体晶胞中微粒数的计算 (1)六方晶胞：在六方体顶点的微粒为6个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。
微粒数为：12×1/6 + 2×1/2 + 3 = 6 （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 长方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：
顶 ----1/8 棱----1/4 面----1/2 心----1(3)、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 1、合金是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质 。 合金一般是将各组分熔合成均匀的液体，再经冷凝而制得的。五、合金1)具有超导性质的合金，如Nb3Ge，Nb3Al，Nh3Sn，V3Si，NbN等
2)具有特殊电学性质的金属间化合物，如InTe-PbSe，GaAs-ZnSe等在半导体材料用
3)具有强磁性的合金物，如稀土元素（Ce，La，Sm，Pr，Y等）和Co的化合物，具有特别优异的永磁性能2、合金的特性：4)具有奇特吸释氢本领的合金（常称为贮氢材料），如 LaNi5，FeTi，R2Mg17和R2Ni2Mg15。(R等仅代表稀土 La，Ce，Pr，Nd或混合稀土）是一种很有前途的储能和换能材料。
5)具有耐热特性的合金，如Ni3Al，NiAl，TiAl，Ti3Al，FeAl，Fe3Al，MoSi2，NbBe12。ZrBe12等不仅具有很好的高温强度，并且，在高温下具有比较好的塑性6)耐蚀的合金，如某些金属的碳化物，硼化物、氨化物和氧化物等在侵蚀介质中仍很耐蚀，若通过表面涂覆方法，可大大提高被涂覆件的耐蚀性能；
7)具有形状记忆效应、超弹性和消震性的合金，如 TiNi，CuZn，CuSi，MnCu，Cu3Al等已在工业上得到应用。本节小结：
1、晶体及晶胞
2、常见金属三种堆积方式
3、均摊法计算晶胞中粒子个数
4、合金及性质
作业布置：
1、完成书本P37页内容；
2、完成《导与学》P25-29