晶体结构的堆积模型-PPT.ppt

第第1 1节节 认识晶体（认识晶体（2 2）第第3 3章章 物质的聚集状态与物质性质物质的聚集状态与物质性质晶体具有的规则几何外形源于组成晶体晶体具有的规则几何外形源于组成晶体的微粒按一定规律周期性地重复排列。的微粒按一定规律周期性地重复排列。那么晶体中的微粒是如何排列的？那么晶体中的微粒是如何排列的？如何认识晶体内部微粒排列的规律性？如何认识晶体内部微粒排列的规律性？联想联想质疑质疑二、晶体结构的堆积模型二、晶体结构的堆积模型晶体为什么晶体为什么大都大都服从紧密堆积？服从紧密堆积？金属晶体、离子晶体、分子晶体的结构中，金属晶体、离子晶体、分子晶体的结构中，金属键、离子键、范德华力均没有方向性，金属键、离子键、范德华力均没有方向性，都趋向于使原子、离子或分子吸引尽可能都趋向于使原子、离子或分子吸引尽可能多的微粒分布于周围，并以密堆积的方式多的微粒分布于周围，并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定降低体系的能量，使晶体变得比较稳定-等径圆球的密堆积等径圆球的密堆积 由于金属键没有方向性，每个金属由于金属键没有方向性，每个金属原子中的电子分布基本是球对称的，所原子中的电子分布基本是球对称的，所以可以把金属晶体看成是由直径相等的以可以把金属晶体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而成的。圆球的三维空间堆积而成的。1.1.金属晶体的密堆积结构金属晶体的密堆积结构等径圆球的排列在一列上进行紧密堆积的方式只等径圆球的排列在一列上进行紧密堆积的方式只有一种有一种,即即 ;所有的圆球都在一条直线上排列所有的圆球都在一条直线上排列将等径圆球放置在二维平面上，使球面紧将等径圆球放置在二维平面上，使球面紧密接触，有哪些排列方式？密接触，有哪些排列方式？二维平面上金属原子紧密排列的两种方式二维平面上金属原子紧密排列的两种方式配位数为配位数为4配位数为配位数为61122334456一种常见的非密置层一种常见的非密置层密置层密置层三维空间里密置层金属原子的堆积方式三维空间里密置层金属原子的堆积方式 将密置层的小球在一个平面上黏合在一起，将密置层的小球在一个平面上黏合在一起，再一层一层地堆积起来（至少堆再一层一层地堆积起来（至少堆4层），层），使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方式？方式？注意：堆积方式的周期性、稳定性注意：堆积方式的周期性、稳定性AABB123456123456A AB B第二层小球的球心对准第一层的第二层小球的球心对准第一层的 1、3、5 位位（）或对准）或对准 2、4、6 位（位（）。）。关键是第三层，对第一、二层来说，第三层关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。可以有两种最紧密的堆积方式。俯视图俯视图 密置双层密置双层前视图前视图ABABA（1 1）ABAB ABAB堆积方式堆积方式第三层小球对准第一层的小球。第三层小球对准第一层的小球。每两层形成一个周期地每两层形成一个周期地紧密堆积紧密堆积。123456（1）ABAB堆积方式堆积方式 六方最密堆积六方最密堆积（A A3 3型型）镁型镁型（Be Mg B B B Be Mg B B B）（2）ABCABC堆积方式堆积方式第三层小球对准第一层小球空穴的第三层小球对准第一层小球空穴的第三层小球对准第一层小球空穴的第三层小球对准第一层小球空穴的2 2 2 2、4 4 4 4、6 6 6 6位位位位。第四层同第一层。第四层同第一层。第四层同第一层。第四层同第一层。每三层形成一个周期地每三层形成一个周期地每三层形成一个周期地每三层形成一个周期地紧密堆积紧密堆积紧密堆积紧密堆积。123456123456ABABCA123456前视图前视图前视图前视图C（2）ABCABC堆积方式堆积方式面心立方最密堆积面心立方最密堆积（A1型型）A B CA B C铜型铜型（B Pb Pd Pt）配位数配位数:在密堆积中，一个原子或离子周围所在密堆积中，一个原子或离子周围所邻接的原子或离子数目邻接的原子或离子数目。A3型最密堆积型最密堆积A1型最密堆积型最密堆积 配位数配位数 1212 (同层同层 6 6，上下层各上下层各 3 3 )配位数配位数 1212 (同层同层 6 6，上下层各上下层各 3 3 )A1和和A3这两种堆积都是最紧密堆这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为积，空间利用率为74.05%。三维空间里非密置层金属原子的堆积方式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：在一个平面上：在其上方再堆积一层非密置层排列的小球，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，有哪些堆积使相邻层上的小球紧密接触，有哪些堆积方式？方式？三维空间里非密置层的三维空间里非密置层的金属原子的堆积方式金属原子的堆积方式（1）第二层小球的球心第二层小球的球心正对着正对着第一层小球的球心第一层小球的球心（2）第二层小球的球心第二层小球的球心正对着正对着第一层小球形成的空穴第一层小球形成的空穴 简简简简单单单单立立立立方方方方晶晶晶晶胞胞胞胞（3）简单立方堆积）简单立方堆积 非密置层非密置层唯一金属唯一金属-Po空间利用率只有空间利用率只有52%52%，太低，太低 ！配位数：配位数：12341234566同层同层4，上下层各，上下层各1体体体体心心心心立立立立方方方方晶晶晶晶胞胞胞胞（4）体心立方堆积）体心立方堆积A2型型 非密置层非密置层钾型钾型（IA VB VIB）配位数：配位数：81 12 23 34 45 56 67 78 8上下层各上下层各4A2是一种空间利用率稍低的堆积是一种空间利用率稍低的堆积方式空间利用率为方式空间利用率为 68.02%。六方紧密堆积六方紧密堆积-A-A3 3型型 面心立方紧密堆积面心立方紧密堆积-A-A1 1型型立方体心堆积立方体心堆积-A-A2 2型型金属的金属的堆积方式堆积方式2.离子晶体的密堆积结构离子晶体的密堆积结构非等径圆球的密堆积非等径圆球的密堆积 由于阴阳离子的半径不相同，故离子晶体由于阴阳离子的半径不相同，故离子晶体可以视为不等径圆球的密堆积，即：将不同半可以视为不等径圆球的密堆积，即：将不同半径的圆球的堆积看成是大球先按一定方式做等径的圆球的堆积看成是大球先按一定方式做等径圆球的密堆积，小球再填充在大球所形成的径圆球的密堆积，小球再填充在大球所形成的空隙中。空隙中。由于范德华力没有由于范德华力没有方向性和饱和性，因方向性和饱和性，因此分子间尽可能采取此分子间尽可能采取紧密排列方式，但紧密排列方式，但分分子的排列方式与分子子的排列方式与分子的形状的形状有关。如：作有关。如：作为直线型分子的为直线型分子的COCO2 2在空间是以在空间是以A A1 1型密堆型密堆积方式形成晶体的。积方式形成晶体的。3 3.分子晶体的堆积方式分子晶体的堆积方式紧密堆积方式紧密堆积方式 4.原子晶体堆积方式原子晶体堆积方式不服从紧密堆积方式不服从紧密堆积方式 原因原因：共价键具有饱：共价键具有饱和性和方向性，因此和性和方向性，因此就决定了一个原子周就决定了一个原子周围的其他原子的数目围的其他原子的数目不仅是有限的，而且不仅是有限的，而且堆积方向是一定的，堆积方向是一定的，所以不是密堆积。所以不是密堆积。