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《08 金属的结构和性质(1)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第八章金属的结构和性质在100多种化学元素中,金属约占80%。金属的特性不透明且有金属光泽；高的导电性和传热性；高的机械强度和延展性。金属的特性是金属内部电子结构及晶体结构的外在反映。金属键——金属原子间形成的较强的作用。6/18/20211第八章金属的结构和性质§8-1金属键一、金属键的自由电子模型根据自由电子模型，金属中的电子类似于三维势箱中运动的粒子，其方程为：自由电子模型6/18/20212第八章金属的结构和性质解此方程得:6/18/20213第八章金属的结构和性质自由电子模型完全忽略电子间的相互作用,也忽略了原子实形成的周期势场对自由电子的作用,处理结果当然与真实金属
2、有差距,后来发展了“近自由电子模型”。电子由局限某个原子周围运动扩展到整个金属运动,能量降低。金属键的本质6/18/20214第八章金属的结构和性质二、金属键的能带理论能带理论可以看成是多原子分子轨道理论的极限情况。将整块金属当作一个巨大的超分子体系，晶体中N个原子的每一种能量相等的原子轨道，通过线性组合，得到N个分子轨道。它是扩展到整块金属的离域轨道。由于N的数值很大（～1023数量级）,得到的分子轨道间的能级间隔极小，形成一个能带。6/18/20215第八章金属的结构和性质每个能带在固定的能量范围,内层原子轨道形成的能带较窄,外层原子轨道形成的能带较宽,各个能带按能级高低排
3、列起来。满带——已填满电子的能带；空带——无填充电子的能带；导带——有电子但未填满的能带。能带结构6/18/20216第八章金属的结构和性质能带—允许电子存在的区域；禁带—能带的间隔，电子不能存在的区域。导体、绝缘体和半导体的能带结构特征导体具有导带；绝缘只有满带和空带,且二者之间的禁带较宽(ΔE≥5eV)。半导体也是只有满带和空带,但二者之间的禁带较窄(ΔE<3eV）。6/18/20217第八章金属的结构和性质导体、绝缘体和半导体的能带结构特征导体绝缘体半导体6/18/20218第八章金属的结构和性质§8-2等径圆球的密堆积和金属单质的结构若将金属键看作原子间各向同性的相互作
4、用，金属原子在晶体中总是趋向于密堆积的结构，即金属晶体最常见的结构型式是具有堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间的结构。一、等径圆球的密堆积1、A1和A3最密堆积6/18/20219第八章金属的结构和性质等径圆球平铺成最密的一层只有一种形式,即每个球都与6个球相切。等径球密置单层6/18/202110第八章金属的结构和性质等径球密置双层第二层球堆上去,为了保持最密堆积,应放在第一层的空隙上。每个球周围有6个空隙,只可能有3个空隙被第二层球占用。6/18/202111第八章金属的结构和性质等径球密置三层第三层球有两种放法。其一每个球正对第一层：若第一层为A，第二层为B，以后的
5、堆积按ABAB…重复。此堆积方式称为六方最密堆积（或A3型）。6/18/202112第八章金属的结构和性质第二种放法,将第三层球放在第一层未被覆盖的空隙上,形成C层,以后堆积按ABCABC…重复。此堆积方式为立方最密堆积(或A1型)。6/18/202113第八章金属的结构和性质正八面体空隙(a)和正四面体(b)(a)(b)6/18/202114第八章金属的结构和性质在等径圆球的两种堆积方式中，每个球在同一层与6个球相切，上下层各与3个球接触，配位数均为12。ABCABCABAB6/18/202115第八章金属的结构和性质立方最密堆积(A1)(a)(b)(a)立方最密堆积侧视图;
6、(b)A1堆积的立方晶胞(1)堆积方式ABCABC6/18/202116第八章金属的结构和性质体对角线方向（111面）为密置层法线方向，晶胞内有四个球代表四个金属原子。(2)正当晶胞立方面心复晶胞A1密堆积正当晶胞原子分数坐标：顶点：(0,0,0)面心：(1/2,1/2,0)(1/2,0,1/2,)(0,1/2,1/2)6/18/202117第八章金属的结构和性质晶胞参数：配位数：球数:八面体空隙数:四面体空隙数设球的半径为r，晶胞棱长为a则：(3)空间占有率1:1:26/18/202118第八章金属的结构和性质六方最密堆积(A3)(1)堆积方式ABAB(2)正当晶胞六方复晶胞
7、六方晶胞六方晶胞中的圆球位置6/18/202119第八章金属的结构和性质A3密置层为(001)面，晶胞内有2个球代表2个金属原子。原子分数坐标：顶点:(0,0,0);侧体心:(2/3,1/3,1/2)晶胞参数：配位数：6/18/202120第八章金属的结构和性质(3)空间占有率球数:八面体空隙数:四面体空隙数1:1:26/18/202121第八章金属的结构和性质2、A2和A4密堆积立方体心密堆积(A2)(1)堆积方式立方体心密堆积，不是最密堆积，只是立方体对角线方向上有密置列，已无密置层。(
