金属晶体

一.金属晶体
1、定义：金属阳离子与自由电子之间通过金属键 结合成的晶体。 2、金属的物性通性： 金属光泽，导电、导热、有延展性 大部分金属熔点较高、质硬（少数质软），难 溶于水（K、 Na、Ca等与水反应）
金属元素的原子半径 3、金属键强弱的主要影响因素_______________、 单位体积内自由电子数 ____________________等。金属晶体中金属原子的 价电子数越 多 ，原子半径越 小 ，金属阳离 越强 子与自由电子静电作用_______，金属键________， 越强 越高 熔沸点_______，硬度________。 越大 如：熔点Na < Mg <Al；Li >Na > K >Rb > Cs。
金属晶体
金属原子排列方式：金属原子在一个平 行面上的排列可以有两种方式：
Ⅰ型 Ⅱ型
行列对齐 四球一空
非密置排列
行列相错 三球一空
密置排列
金属晶体
I-a 型
A
A
上下对齐 AA型 简单立方堆积
简单立方堆积
实际含1个原子
• 简单立方堆积的金属晶体：（Po）
I-b 型
上下相错 AB型
配位数：8 金属晶体的堆积方式──钾型
ABC ABC 三层一个周期。
得到面心立方最密堆积。
C B A
1 6 5
2
3 4 C B A 此种面心立方堆积的前视图
ABC ABC 形式的堆积，
为什么是面心立方堆积？
我们来加以说明。
金、银、铜、铝等属于面心立方堆积
C B A
C B A
实际含4个原子
体 心 立 方 堆 积
实际含2个原子
A B A

金属晶体,离子晶体,共价晶体异同
金属晶体，离子晶体和共价晶体都是晶体的三种基本类型。

金属晶体主要由金属原子组成，其中金属原子形成了一种晶格结构，
而且它们之间是通过共享电子来连接的。

金属晶体具有不同的性质，如导
电性和热传导性等。

离子晶体则由离子形成的结构组成。

在离子晶体中，正离子和负离子
通过离子键结合在一起。

这种结构通常具有高熔点和硬度，并且也是导电
和成为电解液的一种形式。

共价晶体由共价键组成，这种键是通过原子间的电子云重叠而形成的。

共价晶体包括一些常见的材料，如钻石和石墨。

共价晶体通常是硬的，导
电性差，但在某些情况下可能导电。

(3) 不需最小整数化； (4) 〔1 1 1〕
B面：
(1) 该面与z轴平行，因此x=1，y=2， z=∞； (2) 1/x=1，1/y=1/2，1/z=0； (3) 最小整数化1/x=2，1/y=1，1/z=0； (4) 〔2 1 0〕
C面：
(1) 该面过原点，必须沿y轴进行移动，因此x= ∞ ，y=-1，z=∞ (2) 1/x=0，1/y=-1，1/z=0； (3) 不需最小整数化；(4) 〔0 1 0〕
晶胞在三维空间的重复构成点阵
〔4〕晶格常数
在晶胞中建立三维坐标体系， 描述出晶胞的形状与大小
晶胞参数- 晶格常数:a、b、c 棱间夹角:α、β、γ
2 晶系与布拉菲点阵
依据点阵参数 的不同特点划分为七种晶系
(1) 三斜晶系
α≠β≠γ≠90° a≠ b≠ c
复杂单胞 底心单斜
(2) 单斜晶系
α=γ=90°≠β a≠ b≠ c
3 原子半径： r 2 a
4 配位数= 12
4
5 致密度= nv/V=(4×3πr3/4)/a3=0.74
γ－Fe(912~1394℃)、Cu、Ni、Al、Ag 等
——塑性较高
面心立方晶胞中原子半径与晶 格常数的关系
a
r 2a 4
(三)密排六方结构〔 h.c.p〕 〔 了解〕
金属：Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Co等
具有光泽：吸收了能量从被激发态回到基态时所 产生的幅射；
良好的塑性：在固态金属中，电子云好似是 一种流动的万能胶，把所有的正离子都结合 在一起，所以金属键并不挑选结合对象，也 无方向性。当一块金属的两局部发生相对位 移时，金属正离子始终“浸泡〞在电子云中， 因而仍保持着金属键结合。这样金属便能经 受较大的变形而不断裂。

【知识回顾】 三种晶体类型与性质的比较
晶体类型
概念 作用力 构成微粒 物 理 性 质 实例 熔沸点 硬度 导电性
原子晶体
相邻原子之间以共价 键相结合而成具有空 间网状结构的晶体
分子晶体
金属晶体
分子间以范德 通过金属键形成的 华力相结合而 晶体 成的晶体
共价键 原子 很高 很大 无（硅为半导体）
金刚石、二氧化硅、 晶体硅、碳化硅
①简单立方堆积(Po型)
讨论1：该堆积方式中金属原子的配位数是多少？ 讨论2：该堆积方式中金属原子占有晶胞体积的百分数是多少？ 空间利用率：晶体的空间被微粒占据的体积百分数， 用它来表示紧密堆积的程度。
（1）非密置层的堆积方式：
②体心立方堆积（K型）
配位数 空间利用率
8
68％
a
b
a
范德华力 分子 很低
金属键
金属阳离子 和自由电子
差别较大
很小
无
Ar、S等
差别较大
导体
Au、Fe、Cu、钢 铁等
二、金属晶体的原子堆积模型
1、金属晶体的原子排列方式(二维空间) 配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻(一般指相切) 的微粒个数。
非密置层 配位数=4
密置层 配维空间) （1）非密置层的堆积方式：