晶体的基本类型 1、金属晶体 、离子晶体 3、分子晶体 、共价晶体
¾ 晶体的基本类型： 晶体的基本类型： 1、金属晶体 2、离子晶体 3、分子晶体 4、共价晶体
1、金属晶体 金属晶体的特征: 金属键没有方向性,因此每个金属原子周围总是有尽可能多 的邻接原子紧密堆积在一起,以使体系能量最低。这就导致金属 晶体内原子的配位数都较高。周期表中约有26金属原子是配位 数为12的密堆积结构。在其它非密堆积结构中,配位数也达到8, 只有极少数为6 nucleus Inner shell e ①“ mobile sea ⑥③⑥国
¾ 金属晶体的特征： 金属晶体的特征： 金属键没有方向性，因此每个金属原子周围总是有尽可能多 金属键没有方向性，因此每个金属原子周围总是有尽可能多 的邻接原子紧密堆积在一起，以使体系能量最低。这就导致金属 的邻接原子紧密堆积在一起，以使体系能量最低。这就导致金属 晶体内原子的配位数都较高。周期表中约有 晶体内原子的配位数都较高。周期表中约有2/3的金属原子是配位 的金属原子是配位 数为12的密堆积结构。在其它非密堆积结构中，配位数也达到 的密堆积结构。在其它非密堆积结构中，配位数也达到8， 只有极少数为6。 1、金属晶体 金 属 晶 体 的 剖 面 图 nucleus & nucleus & inner shell e inner shell e− mobile “sea” of e−
>金属原子的堆积方式: (1)非密置层堆积:如图(a)所示,原子排列方式导致含有较大空 隙。常见的有:简单立方和体心立方两种堆积方式。 (2)密置层堆积:如图(b所示,原子按最紧密方式排列,其中每 个球周围有6个球,同时有6个小空隙。如金属原子各层都是密置 层,它们相互堆积起来就可形成面心立方和六方密堆积结构 ∥√(a)非密置层 (b)密置层 23 OXAOXX 金属等半径圆球在一个平面上的两种排列方式
¾ 金属原子的堆积方式： 金属原子的堆积方式： (1) 非密置层堆积：如图 非密置层堆积：如图(a)所示，原子排列方式导致含有较大空 所示，原子排列方式导致含有较大空 隙。常见的有：简单立方和体心立方两种堆积方式。 隙。常见的有：简单立方和体心立方两种堆积方式。 (2) 密置层堆积：如图 密置层堆积：如图(b)所示，原子按最紧密方式排列，其中每 所示，原子按最紧密方式排列，其中每 个球周围有6个球，同时有6个小空隙。如金属原子各层都是密置 个小空隙。如金属原子各层都是密置 层，它们相互堆积起来就可形成面心立方和六方密堆积结构。 层，它们相互堆积起来就可形成面心立方和六方密堆积结构。 金属等半径圆球在一个平面上的两种排列方式 金属等半径圆球在一个平面上的两种排列方式 (a) 非密置层 (b) 密置层 a
简单立方堆积 整个晶体中每一个金属原子有上下、左右、前后6个最邻近的原 子与其相接触,故其配位数为6。晶胞所含原子数1。 简单立方晶胞 空间利用率只 有52%是金属中 最不稳定的结构, 只有少数金属如Q Po属于这种类型。 Simple cubic 金属原子空间利用率(设金属原子间距为 晶胞所含原子数×原子体积 3m02 晶胞体积 100=03-=529
9简单立方堆积： 简单立方堆积： 整个晶体中每一个金属原子有上下、左右、前后 整个晶体中每一个金属原子有上下、左右、前后6个最邻近的原 子与其相接触，故其配位数为 子与其相接触，故其配位数为6。晶胞所含原子数 。晶胞所含原子数1。 简单立方晶胞 金属原子空间利用率 金属原子空间利用率 (设金属原子间距为 设金属原子间距为a)： 晶胞所含原子数 晶胞所含原子数 × 原子体积 ———————————— ———————————— × 100% = = 52% 100% = = 52% 晶胞体积 a3 π(a/2) 4 3 3 空间利用率只 有52%，是金属中 最不稳定的结构， 最不稳定的结构， 只有少数金属如 只有少数金属如α- Po属于这种类型。 属于这种类型
体心立方堆积: 各个非密置层相互错位堆积而成。配位数为8,晶胞所含原子 数为2。晶胞各顶点原子彼此不接触,只有沿立方体对角线方向的 原子互相接触。 风Q 周期中碱金属 Body-centered cubic Li, Na, K, Rb, csi和一 金属原子空间利用率 些过渡金属V,Nb,Ta Cr,Mn,Fe等2多种金 2=2m343 100%=68% 属属于体心立方晶体
9 体心立方堆积： 体心立方堆积： 各个非密置层相互错位堆积而成。配位数为 各个非密置层相互错位堆积而成。配位数为8，晶胞所含原子 ，晶胞所含原子 数为2。晶胞各顶点原子彼此不接触，只有沿立方体对角线方向的 。晶胞各顶点原子彼此不接触，只有沿立方体对角线方向的 原子互相接触。 原子互相接触。 金属原子空间利用率： 金属原子空间利用率： —————— × 100% = 68% a3 π(√3 a/4) 4 3 3 2 周期表中碱金属 Li, Na, K, Li, Na, K, Rb, Cs和一 些过渡金属V, Nb, Ta, Cr, Mn, Fe等20多种金 属属于体心立方晶体