金属晶体原子堆积方式规律

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

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

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

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______

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

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_______

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,

课 题 个性化辅导讲义

寻找金属变化的规律 1、 了解哪些物质是金属，了解金属的物理性质和化学性质 教学目标 2、 通过典型金属和酸以及某些盐的反应，认识金属活动性顺序 3、 了解置换反应，了解常见的金属的主要性质和用途，探究和认识金属活动性顺序 重点、难点 考点及考试要求 置换反应的特点，探究和认识金属活动性顺序 区别金属与非金属，探究常见金属的性质和用途；金属活动性顺序，置换反应，化学反应中的电子转移 教学内容 知识框架 一、哪些物质是金属 1、金属：在元素周期表中，除汞外，元素的中文各名称都带有金字旁。 2、金属用途：生活用品，房屋建筑，交通工具，农业生产。 3、金属物理性质：有光泽、比较硬，有延展性、有导电性。 二、金属的化学性质 ①金属跟氧气的反应 ［实验1］：将一根镁带、一根铜丝同时放在酒精灯的外焰上加热，观察到: 银白色镁带很快燃烧起来，发出耀眼的强光，放出大量的热，生成一种白色固体；红色铜丝不会燃烧，但表面变成黑色 2Cu +O2 = 2CuO 2Mg +O2 点燃 = 2MgO ［实验2］：将不燃烧的铜丝插入盛有盐酸的试管中，观察到溶液变成蓝色 CuO +2HCl = CuC

课 题 个性化辅导讲义

寻找金属变化的规律 1、 了解哪些物质是金属，了解金属的物理性质和化学性质 教学目标 2、 通过典型金属和酸以及某些盐的反应，认识金属活动性顺序 3、 了解置换反应，了解常见的金属的主要性质和用途，探究和认识金属活动性顺序 重点、难点 考点及考试要求 置换反应的特点，探究和认识金属活动性顺序 区别金属与非金属，探究常见金属的性质和用途；金属活动性顺序，置换反应，化学反应中的电子转移 教学内容 知识框架 一、哪些物质是金属 1、金属：在元素周期表中，除汞外，元素的中文各名称都带有金字旁。 2、金属用途：生活用品，房屋建筑，交通工具，农业生产。 3、金属物理性质：有光泽、比较硬，有延展性、有导电性。 二、金属的化学性质 ①金属跟氧气的反应 ［实验1］：将一根镁带、一根铜丝同时放在酒精灯的外焰上加热，观察到: 银白色镁带很快燃烧起来，发出耀眼的强光，放出大量的热，生成一种白色固体；红色铜丝不会燃烧，但表面变成黑色 2Cu +O2 = 2CuO 2Mg +O2 点燃 = 2MgO ［实验2］：将不燃烧的铜丝插入盛有盐酸的试管中，观察到溶液变成蓝色 CuO +2HCl = CuC

晶体的常识 分子晶体与原子晶体

一、选择题

1、下列物质中属于晶体的是（ ）

A、橡胶 B、玻璃 C、食盐 D、水晶

2、下列不属于晶体的特点是（ ）

A、所有晶体都有一定的规整外形 B、一定有各向异性

C、一定有固定的熔点 D、一定是无色透明的固体

3、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是（ ）

A、晶体一定比非晶体的熔点高 B、晶体有自范性但排列无序 C、非晶体无自范性而且排列无序 D、固体SiO2一定是晶体

4、制取晶体的方法中，不正确的是（ ）

A、熔融态物质凝固 B、气态物质冷却不经过液态直接凝固（凝华） C、溶质从溶液中析出 D、萃取、分液

5、有关晶胞的叙述正确的是（ ）

A、晶胞是晶体结构中的基本结构单元 B、根据晶体的不同，晶胞可以是多种形状的几何体 C、晶胞都是平行六面体 D、晶胞都是正八面体

6、（2019 太原检测）晶体具有各向异性。如蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的导电率是与层平行的