高中化学 3.3《金属晶体》素材 新人教版选修3.docVIP

w.w.w.k.s.5.u.c.o.m 金属晶体结构 一、晶体结构的密堆积原理 ??? 由于金属键、离子键、范德华力等没有方向性和饱和性，所以在金属晶体，离子晶体，和一些分子型晶体中，组成晶体的微粒总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的密度大的紧密堆积结构，为了研究方便，将晶体中的原子，离子等视为具有一定体积的圆球。 ??? 空间利用率：单位体积中圆球所占体积的百分数 ??? 配位数：一个圆球周围的圆球数目 ??? 由于密堆积方式充分利用空间，从而使体系的势能尽可能降低，结构稳定。 ??? 把组成金属单质晶体的原子看作是等经圆球。 ??? 1等径圆球的密堆积 ??? 单层密堆积中只有一种方式，这种堆积方式中，每个球的配位数为6，球周围有6个三角形空隙从中可以抽出平面六方格子（注意六方格子是平行四边形而不是六边形）双层等经圆球密堆积也只有一种方式，上层中的球凸出部位填在下层的空隙之上这时上下两层圆球形成的空隙为正四面体空隙和正八面体空隙。 ??? ① 六方密堆积（A3密堆积） ??? 在等径圆球密置双层之上再放一层，有两种方式，其中之一是和三层中球的位置在密置双层的正四面体空隙之上，即第三层与第一层重复，即采用ABAB…方式堆积从中可以抽出六方晶胞，所以称为六方密堆积，（亦叫A3密堆积）其晶胞参数为，c=1.633a每个晶胞中含有两个球体（但不是两个点阵点）其分数坐标为（0，0，0），配位数为12,空间利用率为74.05％，注意：在此种密堆积方式中，若抽取点阵的话，并不是每个球都可作为点阵点，只有A层或B层中心的球可作为点阵点，即结构基元为两个球，（一个格子中只有一点阵点，为素格子) ??? ②面心立方密堆积（A1型密堆积） ??? 放置第三层时，球的位置落在密置双层正八面体空隙之上投影位置即与第二层球错开又与第二层球错开，即采用ABCABC方式堆积从中可以抽出立方面心晶胞，所以称为面心立方堆积（也称A1型密堆积） ??? 每个晶胞中含4个圆球（也是4个结构基元或4个点阵点）其分数坐标分别为（0,0,0）， 配位数为12，空间利用率为74.05%。 ??? 在此种密堆积方式中，以每个圆球为一个点阵点（结构基元）可抽出立方面心点阵（立方体的一个体对角线方向与密置层垂直）除了以上两种密堆积方式外，还有两种常见的密堆积方式（但不是最密堆积） ??? ③体心立方密堆积（A2型密堆积） ??? A2密堆积不是最密堆积，从这种堆积方式中可抽取出立方体心晶胞（或立方体心点阵）每个球对应一个点阵点，所以称为体心立方密堆积（也称A2型密堆积）每个晶胞中有两个球，其分数坐标为（0,0,0）配位数为8，空间利用率为68.02％ ??? 金刚石型密堆积（A4型密堆积） ??? A4型密堆积也不是最密堆积，在这种密堆积中，圆球的排布与金刚石中碳原子排布类似，所以称为金刚石型密堆积（也称为A4型密堆积）。 ??? 配位数为4，空间利用率为34.01％。 ??? 2金属晶体的密堆积形式与金属的原子半经 若知道金属晶体的堆积方式，也就知道其点阵型式和晶胞中原子的排列方式，由X射线衍射测出其晶胞参数，从而可以求出金属原子的半径（接触半径）.　 ?三、晶体结构的能带理论 ?金属晶体是由大量金属原子组成的，由N个分子组成的金属晶体可看成是一个“大分子”。N个金属原子组成金属后，N个原子中的每一种原子轨道相互组合发展成相应的N个分子轨道，这N个分子轨道就形成一个能带在相邻原子间重迭程度大的原子轨道（外层轨道）形成的能带较宽。 ??? 填满电子的能带称为满带 ??? 未填充电子的能带称为空带 ??? 未被电子完全填满的能带称为导带 ??? 在相邻的能带间一般存在着一定的能带间隔，称禁带??? 有时相邻的两个能带会出现部分重迭，称叠带?? 四、全属键的本质和金属的一般性质 ??? 1金属晶体中原子的结合力一金属键 ??? 当金属原子形成晶体对，电子（尤其是价电子）由原子能级进入晶体能级（能带）形成离域加N中心键，高度离域化，使体系能量降低，形成一种强烈的吸引作用。 ??? 金属键的特点：①高度离域的多中心键②没有方向性和饱和性。 ??? 2金属的一般性质： ??? ,具有良好的延展性和可塑性。 - 1 - 用心 爱心 专心