金属晶体的原子堆积模型

二、 金属晶体的原子堆积模型

金属晶体原子平面排列方式有几种？探究 2 2 1 A 4 3 1 A 6 5 4 3

配位数为4 非密置层

配位数为6 密置层

非密置层层层堆积情况1: 相邻层原子在同一直线上的堆积

金属晶体的堆积方式──简单立方堆积

简单立方堆积

配位数：6 晶胞含金属原子数 1

例： (Po)

非密置层层层堆积情况2: 相邻原子层上层原子填入下层原子的凹穴中

体心立方堆积

体心立方堆积

配位数： 8 晶胞含金属原子数: 2 金属晶体的堆积方式──钾型

密置层堆积方式不存在两层原子在同一直线 的情况，只有相邻层紧密堆积方式，类似于钾型。思考：第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式有几种？

1 6

2 3 6

1 5

23 4 6

15

23 4

5

4

,

思考：对第一、二层来说，第

三层可以最紧密的堆积方式有A B

几种？

一种是将球对准 第一层的球。

另一种排列方式，是 将球对准第一层的 2 ,4,6 位

1 6 5

23 4 6 5 4 1 2 3

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

1 6 5

23 4

B

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。 B A

六方密堆积

配位数： 12 。 ( 同层 6,上下层各 3 )晶胞含

活动与探究1: 平面上金属原子紧密排列的方式 从水槽盒子里取出： 4组等径小球(3个排成一条直线的) 将等径小球放置在平面上，排成4排，使球 面紧密接触，有哪些排列方式？

平面上金属原子紧密排列的两种方式

2

2

3 4 5

14

3

1

6

配位数为4

配位数为6

4个小球形成一个四边形空隙，一种空隙。 见“ ”。

3个小球形成一个三角形空隙，两种空隙。 一 种： △ 见“ ” 另一种：▽ 见“ ”

平面上金属原子紧密排列的两种方式

2

2

3 4 5

14

3

1

6

配位数为4 非密置层放置

配位数为6 密置层放置

活动与探究2 三维空间里非密置层金属原子的堆积方式 先将两组小球以非密置层的排列方式排列在 一个平面上： 在其上方再堆积一层非密置层排列的小球， 使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方 式？

三维空间里非密置层的 金属原子的堆积方式

(1) 第二层小球的球心 正对着 第一层小球的球心

(2) 第二层小球的球心 正对着 第一层小球形成的空穴

(1)简单立方堆积

Po

简 单 立 方 晶 胞

①配位数： 6

同层4,上下层各1

2 1 4 3 1 4

6 2 3 5

②简单立方晶胞平均占有的原子数目：

1 ×8 = 1 8

③金属原子半径 r 与正方体边长

第三节 金属晶体

第1课时 金属键、金属晶体的原子堆积模型

[目标要求] 1.掌握金属键的含义和金属晶体的结构特点。2.能用金属键理论解释金属的一些物理性质。3.掌握金属晶体的原子堆积模型的分类及结构特点。

一、金属键 1．本质

描述金属键本质的最简单理论是“________理论”。该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的__________形成遍布整块晶体的“__________”，被所有原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起。

2．金属晶体

在金属单质的晶体中，原子之间以________相互结合，构成金属晶体的粒子是___和____________。

3．金属键的强度差别________，例如，金属钠的熔点较低，硬度较小，而钨是熔点最高的金属，这是由于________________________不同的缘故。一般来说，金属的____________越小，金属键越强，金属的____________越多，金属键越强。

4．金属材料有良好的延展性，由于金属键________方向性，当金属受到外力作用时，____________________________________而不会破坏金属键；金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的______

分子的密堆积(与CO2分子距离最近的 CO2分子共有12个 )干冰的晶体结构图

金刚石的晶体结构示意图109º 28´

共价键

①金刚石中每个C原子以sp3杂化，分别与4个 相邻的C 原子形成4个σ 键，故键角为 109°28′,每个C原子的配位数为4; ②每个C原子均可与相邻的4个C构成实心的正 四面体，向空间无限延伸得到立体网状的金刚 石晶体，在一个小正四面体中平均含有 1+4×1/4 =2个碳原子； ③在金刚石中最小的环是六元环，1个环中平 均含有6×1/12=1/2个C原子，含C-C键数为 6×1/6=1; ④金刚石的晶胞中含有C原子为8个，内含4个 小正四面体，含有C-C键数为16。

二氧化硅晶体结构示意图Si O109º 28´

180º

共价键

①二氧化硅中Si原子均以sp3杂化，分别 与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子 成键； ②晶体中的最小环为十二元环，其中有6 个Si原子和6个O原子，含有12个Si-O键； 每个Si原子被12个十二元环共有，每个O原 子被6个十二元环共有，每个Si-O键被6个 十二元环共有；每个十二元环所拥有的Si 原子数

金属的晶体结构

1、金属的晶体结构

金属在固态下原子呈有序、有规则排列。

晶体有规则的原子排列，主要是由于各原子之间的相互吸引力与排斥力相平衡。

晶体特点： （1）有固定熔点，

（2）原子呈规则排列，宏观断口有一定形态且不光滑 （3）各向异性，由于晶体在不同方向上原子排列的密度不同，所以晶体在

不同方向上的性能也不一样。

三种常见的晶格及分析

（1）体心立方晶格：铬，钒，钨，钼，α-Fe。1/8*8+1=2个原子

（2）面心立方晶格：铝，铜，铅，银，γ-Fe。1/8*8+1/2*6=4个原子

（3）密排六方晶格：镁，锌。6个原子?用以描述原子在晶体中排列的空间格子叫晶格

体心立方晶格 面心立方晶格

密排六方晶格

2、金属的结晶

结晶的概念：金属材料通常需要经过熔炼和铸造，要经历有液态变成固态的凝固过程。金属由原子的不规则排列的液体转变为规则排列的固体过程称为结晶。

结晶过程 ：不断产生晶核和晶核长大的过程 冷却曲线：

过冷现象：实际上有较快的冷却速度。

过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差，过冷度。 金属结晶后晶粒大小

一般来说，晶粒越细小，材料的强度和硬度越高，塑性韧性越

14年浙教版新教材。上公开课课用的,经过整理条理清晰,感觉不错!

我们已经知道分子是由原子构成的，原子 的质量和体积都非常的小。那么原子是否就是 不可再分的最小微粒？如果不是那它的结构又 是如何？为了探索原子结构，科学家们进行了无数 的探索和实验。原子的结构模型在此过程中被 不断修正完善。

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英国化学家道尔顿 (J.Dalton , 1766~1844)

近代科学原子论 一切物质都是由最小的粒 子—原子构成。 原子是坚实的、不可再分的 实心球。

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原子并不是构成物质的最小微粒 ——汤姆生发现原子内有电子(1897年) 电子是种带负电的微粒， 普遍存在于各种原子之中。 (西瓜模型):原子是一 个均匀分布着正电荷的微 粒，其中镶嵌着许多电子， 中和了电性，整个原子是 英国物理学家汤姆生 电中性的。 (J.J.Thomson ,1856~1940)

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卢瑟福和助手做了著名的 α粒子(带正电)轰击

羈第三节 玻尔的原子模型、能级

薆第四节 氢原子光谱与能级结构

一、

二、 芆教学目标

薄（一）知识与技能

蚀 1．了解玻尔的三条假设．

蕿2．通过公式 和 使学生了解原子能级、轨道半径和量子数n的关系．

莆3．了解玻尔理论的重要意义．

蚁（二）过程与方法

莂通过玻尔原子模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发

展过程中的作用。

莈二、重点、难点分析

蒅 1．玻尔理论是本节课的重点内容，通过学习玻尔的三条假设使学生了解玻尔把原子结构的理论向前

推进了一步．

肂 2．电子在可能的轨道上的能量是指电子总的能量，即动能和电势能的和，这点学生容易产生误解；

对原子发光现象的解释也是学生学习的难点．

袀三、教学过程

膇 复习提问：

薅 1．α粒子散射实验的现象是什么？

蒃 2．原子核式结构学说的内容是什么？

薂新课讲解：

袆 （一）原子核式结构跟经典电磁理论的矛盾

蚅 1．原子将是不稳定的

袄 按照经典理论，绕核加速运动的电子应该辐射出电磁波，因此它的能量逐渐减小，随着能量的减小，

电子绕核运动的半径也要减小，电子将沿着螺旋线的轨道落入原子核而使原子“坍塌”。这样原子是不稳定的。

肀2．大

原子结构及晶体学基础

本章需掌握的内容：

材料的结合方式：共价键，离子键，金属键，范德瓦尔键，氢键；各种结合键的比较及工程材料结合键的特性；

晶体学基础：晶体的概念，晶体特性（晶体的棱角，均匀性，各向异性，对称性），晶体的应用

空间点阵：等同点，空间点阵，点阵平移矢量，初基胞，复杂晶胞，点阵参数。

晶系与布拉菲点阵：种晶系，14种布拉菲点阵的特点；

晶面、晶向指数：晶面指数的确定及晶面族，晶向指数的确定及晶向族，晶带及晶带定律 六方晶系的四轴座标系的晶面、晶向指数确定。

典型纯金属的晶体结构：三种典型的金属晶体结构：fcc、bcc、hcp；

晶胞中原子数、原子半径，配位数与致密度，晶面间距、晶向夹角

晶体中原子堆垛方式，晶体结构中间隙。

1. 填空

1. fcc结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______致密度为___________配位数是________________晶胞中原子数为___________，把原子视为刚性球时，原子的半径是____________；bcc结构的密排方向是_______，密排面是_____________致密度为___________配位数是_______

电子的发现与汤姆生原子模型

第一节 电子的发现与汤姆生原子模型

第二节 原子的核式结构模型

一、教学目标

1、 知识能力方面：

a.了解α粒子散射实验的装置、做法和结果.

b.理解卢瑟福的原子结构学说，并会用学说解释α粒子散射现象.

c.培养学生的观察能力和推理分析的能力.

2、德育方面：

培养学生辩证唯物主义的观点和热爱科学、勇于探索的精神.

二、教具

α粒子散射电影片、16mm放映机、幻灯机、幻灯片、写有问题的小黑板.

三、教学重点、难点

重点：电子的发现、α粒子散射实验

难点：从α粒子散射实验的现象分析得到卢瑟福的原子结构模型

四、教学过程

一、引入新课

1.引子：今天我们开始学习原子和原子核一章.研究的对象是微观粒子.

2.提问：你知道原子的结构是怎样的？

答：原子是由电子和原子核组成的.

追问：你知道这是通过什么实验，经怎样的分析推理得到的？

答：不知道（或不完全知道）.

3.导入：我们对原子结构已有所认识，但还不全面、不系统，特别是还不知道怎样在

电子的发现与汤姆生原子模型

实验和理论的相互推动下，使认识得到发展的，这恰是本章的重点，现在我们沿着历史发展的线索开始这一章的学习.（板书课题）

二、新课教学

（一）物质结构的早期探究

（二）电子的发现和汤姆生原子模型

1.电子的发

第四章 碱金属原子

一、学习要点

1.碱金属原子光谱和能级

(1)四个线系:主线系、第一辅线系（漫）、第二辅线系（锐）、柏格曼系（基）

共振线、线系限波数、波数表达式 (2)光谱项T?Rn?2?R?n??l?2?RZn?22?R?Z??n2?2;n??n??l,Z??nn??l?Z??

(3)起始主量子数Li:n=2 ; Na:n=3 ; K:n=4 ; Rb:n=5 ;Cs:n=6 ; Fr:n=7 (4)碱金属原子能级.选择定则?l??1

(5)原子实极化和轨道贯穿是造成碱金属原子能级与氢原子不同的原因 2．电子自旋

(1)实验基础与内容：电子除具有质量、电荷外，还具有自旋角动量ps称自旋角量子数）和自旋磁矩?s自旋投影角动量

???eme?ps,?s?3?B?s?s?1??,(s?12.

psz?ms?,ms??12称自旋磁量子数

1?l?,l?0??2j?j?1??,j???1,l?0??2(2)单电子角动量耦合：总角动量pj?，称总角量子数（内量子

数、副量子数；总角动量的投影角动量pjz?mj?,mj??j,??j?1?,?,j?1,j，称总磁量子数

(3)描述一个电子的量子态的四个量子数：强场：n,l,ml,