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1、第3章 第1節(jié),認(rèn)識(shí)晶體,,一、晶體,1.晶體與非晶體的概念,(1)晶體：內(nèi)部微粒（原子、離子或分子）在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。,(2)非晶體：內(nèi)部原子或分子的排列呈現(xiàn)雜亂無(wú)章的分布狀態(tài)。,2.晶體的特性,（1）具有規(guī)則的幾何外形。,（2）自范性：在適宜條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形。,（3）各向異性：晶體在不同方向上表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)。,（4）對(duì)稱(chēng)性：晶體的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特有的對(duì)稱(chēng)性。,（5）晶體有固定的熔點(diǎn)而非晶態(tài)沒(méi)有。,3.晶體的種類(lèi),根據(jù)內(nèi)部微粒的種類(lèi)和微粒間的相互作用不同，將晶體分為離子晶體、金屬晶體、原子晶體和分子晶體。,4.晶體形
2、成的途徑,熔融態(tài)物質(zhì)凝固. 氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華). 溶質(zhì)從溶液中析出.,二、晶體結(jié)構(gòu)的堆積模型,組成晶體的原子、離子或分子在沒(méi)有其他因素（如共價(jià)鍵的方向性）影響時(shí)，在空間的排列大都服從緊密堆積原理，這是因?yàn)榉謩e借助于沒(méi)有方向性的金屬鍵、離子鍵和分子間相互作用形成的金屬晶體、離子晶體和分子晶體的結(jié)構(gòu)中，都趨向于使原子或分子吸引盡可能多的原子或分子分布于周?chē)?，并以密堆積的方式降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定。,最緊密堆積,非緊密堆積,密置層,非密置層,采用密置層排列能夠降低體系的能量,1.金屬晶體屬等徑圓球的密堆積方式：,在一個(gè)層中，最緊密的堆積方式，是一個(gè)球與周?chē)?6 個(gè)球相切
3、，在中心的周?chē)纬?6 個(gè)凹位，將其算為第一層。,1.等徑圓球的密堆積,由于金屬鍵沒(méi)有方向性，每個(gè)金屬原子中的電子分布基本是球?qū)ΨQ(chēng)的，所以可以把金屬晶體看成是由直徑相等的圓球的三維空間堆積而成的。等徑圓球的密堆積方式有A3型最密堆積，A1型最密堆積。,第二層 對(duì)第一層來(lái)講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn) 1，3，5 位。 ( 或?qū)?zhǔn) 2，4，6 位，其情形是一樣的 ),,,,關(guān)鍵是第三層，對(duì)第一、二層來(lái)說(shuō)，第三層可以有兩種最緊密的堆積方式。,下圖是A3型六方 緊密堆積的前視圖,A,第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球。,,,,,,,,于是每?jī)蓪有纬梢粋€(gè)周期，即 AB AB 堆積方式，形成六方緊密堆積---A3
4、型。,配位數(shù) 12 ( 同層 6，上下層各 3 ),,,,,,,,,,,面心立方緊密堆積的前視圖,A,第四層再排 A，于是形成 ABC ABC 三層一個(gè)周期。 得到面心立方堆積A1型。,配位數(shù) 12 ( 同層 6， 上下層各 3 ),,,,,,,,,ABC ABC 形式的堆積，為什么是面心立方堆積？ 我們來(lái)加以說(shuō)明。,這兩種堆積都是最緊密堆積，空間利用率為 74.05%。,2.非等徑圓球的密堆積,由離子構(gòu)成的晶體可視為不等徑圓球的密堆積，即將不同半徑的圓球的堆積看成是大球先按一定方式做等徑圓球的密堆積。小球再填充在大球所形成的空隙中。,配位數(shù)：一個(gè)原子或離子周?chē)徑拥脑踊螂x子的數(shù)目。
5、如NaCl配位數(shù)為6，即每個(gè)Na+離子周?chē)苯舆B有6個(gè)CI-，反之亦然。,分子晶體屬非等徑圓球密堆積方式：,分子晶體盡可能采取緊密堆積的方式，但受到分子形狀的影響。例如： 干冰采用A1型緊密堆積方式 而冰中水分子的堆積受到 的影響,原子晶體不服從緊密堆積方式：,共價(jià)鍵具有 性和 性，因此一個(gè)原子周?chē)Y(jié)合其它原子的數(shù)目是 （有限、無(wú)限）的，方向是 （一定、不固定）的。,氫鍵,飽和,方向,有限,一定,三、晶體結(jié)構(gòu)的基本單元----晶胞,1.晶胞,(1)晶胞：從晶體中“截取”出來(lái)具有代表性的最小部分。是能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重復(fù)單位。(2)晶胞一定是一個(gè)平行六面體，其三條邊的長(zhǎng)度不一
6、定相等也不一定互相垂直；晶胞的形狀和大小由具體晶體的結(jié)構(gòu)所決定，晶胞通常不是八面體或六方柱體等其他形狀。(3)整個(gè)晶體就是晶胞按其周期性在二維空間重復(fù)排列而成的。這種排列必須是晶胞的并置堆砌。所謂并置堆砌是指平行六面體之間沒(méi)有任何空隙，同時(shí)，相鄰的八個(gè)平行六面體均能共頂點(diǎn)相連接。,三、晶胞,最小重復(fù)單元,平行六面體,形狀,種類(lèi)、個(gè)數(shù),1/n,平行六面體,無(wú)隙并置,2. 常見(jiàn)三種密堆積的晶胞,六方晶胞----A3型,面心立方晶胞----A1型,體心立方晶胞----A2型,思考：金屬晶體中晶胞粒子數(shù)的計(jì)算,,晶胞中原子個(gè)數(shù)的計(jì)算,晶體中晶胞粒子數(shù)的計(jì)算,,（1）頂端原子一般只計(jì)算 棱邊原子一般只計(jì)
7、算 面上原子一般只計(jì)算 內(nèi)部原子一般計(jì)算成,（2）晶胞內(nèi)含的原子數(shù)=a*1/8+b*1/4+c*1/2+d a位于頂點(diǎn)的原子或離子數(shù)；b為位于棱邊的原子或離子數(shù)；c為位于面上的原子或離子數(shù)；d為位于晶胞內(nèi)的原子或離子數(shù),立方晶體中,1/8,1/2,1/4,1,3.晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算,(1)六方晶胞：在六方體頂點(diǎn)的微粒為6個(gè)晶胞共有，在面心的為2個(gè)晶胞共有，在體內(nèi)的微粒全屬于該晶胞。 微粒數(shù)為：121/6 + 21/2 + 3 = 6,長(zhǎng)方體晶胞中不同位置的粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)： 頂點(diǎn) ----1/8 棱----1/4 面----1/2 心----1,（2）面心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞
8、共有，在面心的為2個(gè)晶胞共有。 微粒數(shù)為：81/8 + 61/2 = 4,(3)體心立方：在立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)晶胞共享，處于體心的金屬原子全部屬于該晶胞。 微粒數(shù)為：81/8 + 1 = 2,【思考】鈉的晶胞里，含多少原子？,2,1、在金屬晶體中最常見(jiàn)的三種堆積方式有： （1）配位數(shù)為8的 堆積， （2）配位數(shù)為 的立方面心堆積，（3）配位數(shù)為 的 堆積。其中以ABAB方式堆積的 和以ABCABC方式堆積的 空間利用率相等，就的堆積層來(lái)看，二者的區(qū)別是在第 層。,能力訓(xùn)練1,立方體心,12,12,六方密堆積,立方面心堆積,六方密堆積,,三,2、若如右圖六棱柱狀晶胞， 頂端原子一般只計(jì)算 棱邊原子一般只計(jì)算 面上原子一般只計(jì)算 內(nèi)部原子一般計(jì)算成 若此晶胞所有原子相同， 則此晶胞中含 個(gè)原子。,1/6,1/4,1/2,1,6,作業(yè)：,P76 遷移應(yīng)用 1、2、3,
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