第3章晶体结构ppt课件.ppt

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1、第3章晶体结构主要内容；1.晶体学的基本概念，晶胞基本概念及主要类型。2.金属晶体、金属健及金属晶体的堆积类型。3.离子晶体、离子健、离子晶体的基本类型及离子晶体结构模型。4.分子晶体和原子晶体。重点难点：晶胞及晶体堆积类型教学方法：讲授法3-1晶体3-1-1晶体的宏观特征：自范性：晶体能够自发地呈现封闭的规则的外形。对称性：晶体理想外形中常常呈现形状和大小相同的等同晶面。均一性：质地均匀，具有确定的熔点。各向异性：晶体的一些物理性质因晶体取向不同而异。3-1-2晶体的微观特征：平移对称性3-2晶胞晶胞是晶体的代表，是晶体

2、中的最小单位。完全等同的晶胞无隙并置起来，则得到晶体。晶胞的本质属性：平移性晶胞类型：体心晶胞符号I特征：可作体心平移面心晶胞F可作面心平移底心晶胞可作底心平移晶胞的代表性体现在以下两个方面：一是代表晶体的化学组成；二是代表晶体的对称性，即与晶体具有相同的对称元素——对称轴，对称面和对称中心)。晶胞是具有上述代表性的体积最小、直角最多的平行六面体。3-3晶系平行六面体晶胞中，表示三度的三个边长，称为三个晶轴，三个晶轴的长度分别用a、b、c表示；三个晶轴之间的夹角分别用、、表示。a、b的夹角为；a、c的夹角为；b、

3、c的夹角为。按a、b、c之间的关系，以及、、之间的关系，晶体可以分成7种不同的晶系，称为七大晶系。立方晶系、四方晶系、正交晶系是这七类中的三类。a=b=c，===90°立方晶系；a=b≠c，===90°四方晶系；a≠b≠c，===90°正交晶系。此外还有六方晶系，三方晶系，单斜晶系和三斜晶系。3-4-1金属键的电子气理论金属键的形象说法是，失去电子的金属离子浸在自由电子的海洋中。金属离子通过吸引自由电子联系在一起，形成金属晶体。这就是金属键。3-4金属晶体金属键无方向性，无固定的键能，金属键的强弱

4、和自由电子的多少有关，也和离子半径、电子层结构等其它许多因素有关，很复杂。金属键的强弱可以用金属原子化热等来衡量。金属原子化热是指1mol金属变成气态原子所需要的热量。金属原子化热数值小时，其熔点低，质地软；反之则熔点高，硬度大。例如NaAl原子化热108.4kJ∙mol－1326.4kJ∙mol－1m.p.97.5℃660℃b.p.880℃1800℃金属可以吸收波长范围极广的光，并重新反射出，故金属晶体不透明，且有金属光泽。金属受外力发生变形时，金属键不被破坏，故金属有很好的延展性，与离子晶体的情况相反。在外电压的作用下

5、，自由电子可以定向移动，故有导电性。受热时通过自由电子的碰撞及其与金属离子之间的碰撞，传递能量。故金属是热的良导体。3-4-2金属晶体的密堆积结构金属晶体中离子是以紧密堆积的形式存在的。下面用等径刚性球模型来讨论堆积方式。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。自由电子+金属离子金属原子位错+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++123456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，

6、其情形是一样的)123456AB，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。下图是此种六方紧密堆积的前视图ABABA第一种是将球对准第一层的球。123456于是每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式，形成六方紧密堆积。配位数12。(同层6，上下层各3)第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的2，4，6位，不同于AB两层的位置，这是C层。123456123456123456123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC第四层再排A，于是形成ABCABC三层一个周期。得到面心立方堆积。配位数12。

7、(同层6，上下层各3)BCAABCABC形式的堆积，为什么是面心立方堆积？我们来加以说明。这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为74.05%。金属钾K的立方体心堆积还有一种空间利用率稍低的堆积方式，立方体心堆积：立方体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68.02%。六方紧密堆积——IIIB，IVB面心立方紧密堆积——IB，Ni，Pd，Pt立方体心堆积——IA，VB，VIB金属的堆积方式3-4-3金属键的能带理论1、理论要点（1）电子是离域的所有电子属于金属晶体，或说为整个金属大分子所共

8、有，不再属于哪个原子。我们称电子是离域的。（2）组成金属能带(EnergyBand)Na2有分子轨道3s3s3s3s*也可以写成3s3s3s3s*Na晶体中，n个3s轨道组成n条分子轨道。这n条分子轨道之间能量差小，电子跃迁所需能量小。这些能量相近的能级组成能带。能带的能量范围很宽，有时可达数百