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專題3 微粒間作用力與物質性質
金屬晶體
1.從微粒構成角度認識金屬晶體的性質，體會“結構決定性質”，培養宏觀辨識與微觀探析核心素養。
2.能借助模型說明常見金屬晶體中晶胞的構成，并能舉例說明合金的優越性能。
螢石 金屬鉍晶體 鉆石 巖鹽晶體
晶體
一般是具有規則的幾何外形的固體。
一、金屬晶體
定義：金屬原子之間通過金屬鍵相互結合形成的晶體。
微粒間的作用力：金屬鍵
銅的晶體結構模型
組成粒子：金屬陽離子和自由電子。
注意：
②在金屬晶體中，不存在單個分子或原子，金屬單質或合金(晶體鍺、灰錫除外)屬于金屬晶體。
①在金屬晶體中有陽離子，但沒有陰離子，所以，晶體中有陽離子不一定有陰離子，若有陰離子，則一定有陽離子。
③金屬晶體在受外力作用下,各層之間發生相對滑動,但金屬鍵并沒有被破壞。
在金屬晶體中，金屬原子如同半徑相等的小球一樣，彼此相切、緊密堆積成晶體。金屬晶體中金屬原子的緊密堆積是有一定規律的。
銅的晶胞模型
金屬晶體也是由能夠反映晶體結構特征的基本重復單位——晶胞在空間連續重復延伸而形成的。
金屬晶體常見堆積方式
如果金屬原子在平面上（二維空間）緊密放置，可有兩種排列方式
非密置層
密置層
金屬晶體常見堆積方式
金屬晶體是金屬原子在三維空間按一定的規律堆積而成的。將密置層和非密置層按一定的方式在三維空間中堆積，就得到了金屬晶體的4種基本堆積方式：
簡單立方、體心立方、面心立方和六方。
處在立方體頂點的金屬原子為8個晶胞共享,該原子的 屬于該晶胞。
1
2
4
3
7
6
8
5
晶胞中粒子數的計算
晶胞中粒子數的計算
2
1
3
4
處于立方體棱上的金屬原子為4個晶胞共享，該原子的 屬于該晶胞。
晶胞中粒子數的計算
1
2
處于立方體面上的金屬原子為2個晶胞共享，該原子的 屬于該晶胞。
晶胞中粒子數的計算
1
處于立方體體心的金屬原子完全屬于該晶胞。
晶胞中粒子數的計算——簡單立方堆積
只有金屬釙（Po）采用這種堆積方式
該晶胞中含有8個位于頂點的金屬原子，
晶胞中的金屬原子數為
8× =1
簡單立方晶胞切面示意圖
晶胞中粒子數的計算——體心立方堆積
鈉、鉀、鉻、鉬、鎢等
該晶胞中含有8個位于頂點和1個位于體心的金屬原子，
晶胞中的金屬原子數為：
8× +1=2
體心立方晶胞切面示意圖
晶胞中粒子數的計算——面心立方堆積
金、銀、銅、鉛等
該晶胞中含有8個位于頂點和6個位于面心的金屬原子，
晶胞中的金屬原子數為：
8× +6× =4
面心立方晶胞切面示意圖
晶胞中粒子數的計算——六方堆積
鎂、鋅、鈦等
六方晶胞切面示意圖
思考：立方晶胞中的金屬原子數如何計算？
晶胞中粒子數的計算
六棱柱
體心（內部）
1
面心
棱邊
水平 豎
頂點
晶胞中密度的計算
以M表示該晶體的摩爾質量，NA表示阿伏加德羅常數，N表示一個晶胞中所含的微粒數，a表示晶胞的棱長，ρ表示晶體的密度，計算如下：
該晶胞的質量用密度表示：m＝ρ·a3
晶胞空間利用率的計算
密堆積：微粒間盡可能地相互接近，使它們占有的空間最小。
金屬晶體中的原子可看成直徑相等的球體。將等徑圓球在平面上排列，有兩種排列方式：
金屬原子在平面上的堆積方式
晶胞空間利用率的計算
構成晶體的原子、離子或分子在整個晶體空間中所占據的體積百分比，用來表示密集堆積的程度。
晶胞中配位數的計算
配位數為6
配位數為4
配位數：在晶體中與每個微粒距離最近且相等的微粒個數。
每個圓球與其他4個球相切
每個圓球與其他6個球相切
二、合金
在科學技術日新月異的今天，各種功能合金更是層出不窮，如防腐性能優異的不銹鋼、儲氫材料LaNi5合金、形狀記憶合金、高強度的錳鋼、高磁性的硅鋼、航空材料鈦合金等。
一種金屬與另一種或幾種金屬（或非金屬）的融合體。
金屬晶體中摻入不同的金屬或非金屬原子時,影響了金屬的延展性和硬度。
鋼
14 K 金
[思考] 純鋁的硬度不大,形成硬鋁合金后,硬度很大,金屬形成合金后，
為什么有些物理性質會發生很大的變化
1、用X射線研究某金屬晶體，測得其立方晶胞的邊長為360 pm，此時金屬的密度為9.0 g·cm－3。
(1)此晶胞中含金屬原子___個。
4
(2)每個晶胞的質量是_____________ g。
(3)此金屬的相對原子質量為_______。
4.2×10－22
63.21
2、如圖，鐵有δ、γ、α三種同素異形體，三種晶體在不同溫度下能發生轉化。下列說法不正確的是(　　)
A．γ-Fe晶體晶胞中含有的鐵原子個數為4
B．α-Fe晶體晶胞中含有的鐵原子個數為1
C．將鐵加熱到1 500 ℃分別急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類型相同
D．三種同素異形體的性質不相同
C

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