金屬及各類晶體配位數(shù)計(jì)算圖總結(jié).ppt

配位數(shù) 在晶體中與離子 或原子 直接相連的離子 或原子 數(shù) 1 簡單立方堆積 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 配位數(shù) 6 2 鉀型 體心立方堆積 1 2 3 4 5 6 7 8 配位數(shù) 8 3 鎂型 六方堆積 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 配位數(shù) 12 1 8密堆積配位數(shù)一 密堆積和配位數(shù) 1 配位數(shù)一個(gè)粒子周圍最近鄰的粒子數(shù)稱為配位數(shù) 描述晶體中粒子排列的緊密程度 2 粒子排列規(guī)律粒子處在晶體中的平衡位置時(shí) 相應(yīng)的結(jié)合能最低 粒子在晶體中的排列應(yīng)該采取盡可能的緊密方式 3 密堆積由全同的小圓球組成的最緊密的堆積稱為密堆積 在一般情況下 晶體中的粒子不能看成全同的小圓球 二 六角密堆積和立方密堆積 1 六角密堆積 六角密積 1 堆積形式如圖所示 為ABAB 組合 2 堆積特點(diǎn)層的垂直方向?yàn)?度象轉(zhuǎn)軸 六角晶系中的c軸 它是一種復(fù)式格子 原胞當(dāng)中含有兩個(gè)粒子 2 立方密堆積 立方密積 1 堆積形式如圖所示 ABCABC 組合 2 堆積特點(diǎn)層的垂直方向?yàn)槿蜗筠D(zhuǎn)軸 既是立方體的空間對角線 原胞當(dāng)中包含一個(gè)粒子 是布拉菲格子 3 典型結(jié)構(gòu)的配位數(shù) 1 六角密積和立方密積的配位數(shù)都是十二 即晶體中最大配位數(shù)為十二 2 當(dāng)晶體不是由全同的粒子組成時(shí) 相應(yīng)的配位數(shù)要發(fā)生變化 減小 由于晶體的對稱性和周期性的特點(diǎn) 以及粒子在結(jié)合成晶體時(shí) 是朝著結(jié)合能最小 最穩(wěn)固的方向發(fā)展 因此 相應(yīng)的配位數(shù)只能取 8 CsCl型結(jié)構(gòu) 6 NaCl型結(jié)構(gòu) 4 金剛石型結(jié)構(gòu) 3 層狀結(jié)構(gòu) 2 鏈狀結(jié)構(gòu) 4 氯化銫型結(jié)構(gòu)的配位數(shù)如圖所示 大球 半徑為R 中心為立方體頂角 小球 半徑為r 位于立方體的中心 如果大球相切 則立方體的邊長為 空間對角線的長度為 1 如果小球恰好與大球相切 則小球的直徑為 排列最緊密 結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定 2 如果小球直徑大于0 73R 則小球可以與大球相切 而大球則不再相切 3 如果小球直徑小于0 73R 則小球不能與大球相切 小球在中心可以搖動 結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定 以致不能存在 于是結(jié)構(gòu)將取配位數(shù)較低的排列 配位數(shù)為6的排列 5 氯化鈉型結(jié)構(gòu)的配位數(shù) 1 如圖所示 大球 半徑為R 相切 小球 半徑為r 也與大球相切 排列最緊密 結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定 2 如果小球直徑大于0 41R 則小球可以與大球相切 而大球則不再相切 3 如果小球直徑大于0 73R 則變成氯化銫結(jié)構(gòu) 4 如果小球直徑小于0 41R 則小球不能與大球相切 小球在中心可以搖動 結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定 以致不能存在 于是結(jié)構(gòu)將取配位數(shù)較低的排列 配位數(shù)為4的排列 配位數(shù)和半徑之比的關(guān)系 配位數(shù)的確定 高考備考 NaCl晶體中陰離子的配位數(shù)為6 而Cl 按面心立方堆積的配位數(shù)是12 怎么都是配位數(shù)一會兒是6 一會兒又是12 這怎么理解 氯離子按面心立方堆積是沒錯(cuò) 但那不是真正的配位數(shù) 因?yàn)槁入x子是同號離子 是相互斥的 同理 鈉離子也是按面心立方堆積的 這兩種離子形成的面心立方堆積都產(chǎn)生八面體空穴 彼此進(jìn)入對方八面體空穴中就對了 此時(shí)異號離子之間的接觸才算配位數(shù) 這樣配位數(shù)就是真正的配位數(shù) 即6 面心立方堆積如果是金屬原子 則其配位數(shù)是12 因?yàn)橹車脑佣寂c該原子形成金屬鍵的 這時(shí)也是真正的配位數(shù) 我們在提到配位數(shù)時(shí)應(yīng)當(dāng)分析其所處環(huán)境 1 在晶體學(xué)中配位數(shù)與晶胞類型有關(guān) 2 離子晶體中指一個(gè)離子周圍最近的異電性離子的數(shù)目 3 配位化學(xué)中 化合物中性原子周圍的配位原子的數(shù)目 一 晶胞密堆積 配位數(shù) 1 配位數(shù) 一個(gè)粒子周圍最近鄰的粒子數(shù)稱為配位數(shù) 它可以描述晶體中粒子排列的緊密程度 粒子排列越緊密 配位數(shù)越大 結(jié)合能越低 晶體結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定 2 密堆積 如果晶體由完全相同的一種粒子組成 而粒子被看作小圓球 則這些全同的小圓球最緊密的堆積稱為密堆積 密堆積特點(diǎn) 結(jié)合能低 晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 配位數(shù)最大為12 第一層 每個(gè)球與6個(gè)球相切 有6個(gè)空隙 如編號1 2 3 4 5 6 第二層 占據(jù)1 3 5空位中心 第三層 在第一層球的正上方形成ABABAB 排列方式 1 六角密積 Be Mg Cd Zn 基元由兩個(gè)原子組成 一個(gè)位于 000 另一個(gè)原子位于 六角密積是復(fù)式晶格 其布拉維晶格是簡單六角晶格 2 立方密積 Au Ag Cu Al Ni 第一層 每個(gè)球與6個(gè)球相切 有6個(gè)空隙 如編號為1 2 3 4 5 6 第二層 占據(jù)1 3 5空位中心 第三層 占據(jù)2 4 6空位中心 按ABCABCABC 方式排列 形成面心立方結(jié)構(gòu) 稱為立方密積 層的垂直方向 立方體的對角線 3 配位數(shù)的可能值 配位數(shù)的可能值為 12 密堆積 fcc hcp 8 bcc 氯化銫型結(jié)構(gòu) 6 sc 氯化鈉型結(jié)構(gòu) 4 ZnS 金剛石型結(jié)構(gòu) 3 石墨層狀結(jié)構(gòu) 2 鏈狀結(jié)構(gòu) 4 致密度 如果把等體積的硬球放置在晶體結(jié)構(gòu)中原子所在的位置上 球的體積取得盡可能大 以使最近鄰的球相切 我們把一個(gè)晶胞中被硬球占據(jù)的體積與晶胞體積之比稱為致密度 堆積比率 堆積因子 最大空間利用率 晶胞體積 晶胞中原子所占體積 設(shè)晶格常量為a 原子半徑為R 則 例1 求面心立方的致密度 N是晶胞中原子個(gè)數(shù)4 典型的晶體結(jié)構(gòu) 4 2 CsCl Cs 1 Cl 1 12 8 8 結(jié)構(gòu) 晶胞中的原子個(gè)數(shù) 最近鄰距離 配位數(shù) 典型的晶體結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu) 晶胞中的原子個(gè)數(shù) 最近鄰距離 配位數(shù) 8 4 金剛石ZnS NaCl Na 4 Cl 4 6 二 離子晶體 一般離子晶體配位數(shù)由陰陽離子半徑?jīng)Q定 一般來說半徑比 r r 在0 2 0 4之間的 配位數(shù)為4 0 4 0 7之間 配位數(shù)為6 0 7 1 0之間的 配位數(shù)為8 配位數(shù)與r r 之比的關(guān)系 0 225 0 4144配位ZnS式晶體結(jié)構(gòu)0 414 0 7326配位NaCl式晶體結(jié)構(gòu)0 732 1 0008配位CsCl式晶體結(jié)構(gòu) CsCl型離子晶體 所屬晶系 立方 點(diǎn)陣 立方P 結(jié)構(gòu)基元及每個(gè)晶胞中結(jié)構(gòu)基元的數(shù)目 CsCl 1個(gè) Cs離子的配位數(shù)是8 Cl離子的配位數(shù)也是8 NaCl型離子晶體 所屬晶系 立方 點(diǎn)陣 立方F 結(jié)構(gòu)基元及每個(gè)晶胞中結(jié)構(gòu)基元的數(shù)目 NaCl 4個(gè) Na和Cl離子的配位數(shù)都是6 立方ZnS型離子晶體 所屬晶系 立方 點(diǎn)陣 立方F 結(jié)構(gòu)基元及每個(gè)晶胞中結(jié)構(gòu)基元的數(shù)目 ZnS 4個(gè) Zn和S離子的配位數(shù)都是4 CaF2型離子晶體 所屬晶系 立方 點(diǎn)陣 立方F 結(jié)構(gòu)基元及每個(gè)晶胞中結(jié)構(gòu)基元的數(shù)目 CaF2 4個(gè) Ca和F離子的配位數(shù)分別是8和4 三 在配位化合物 簡稱配合物 中 影響配位數(shù)的因素如下 1 中心原子的大小2 中心原子的電荷3 配體的性質(zhì) 中心原子的大小 中心原子的最高配位數(shù)決定于它在周期表中的周次 在周期表內(nèi) 第1周期元素的最高配位數(shù)為2 第2周期元素的最高配位數(shù)為4 第3周期為6 以下為8 10 最高配位數(shù)是指在配合物中 中心原子周圍的最高配位原子數(shù) 實(shí)際上一般可低于最高數(shù) 在實(shí)際中第1周期元素原子的配位數(shù)為2 第2周期不超過4 除個(gè)別例外 第3 4周期不超過6 第5 6周期為8 最常見的配位數(shù)為4和6 其次為2 5 8 配位數(shù)為奇數(shù)的通常不如偶數(shù)的普遍 中心原子的電荷 中心原子的電荷高 配位數(shù)就大 例如 等電子系列的中心原子Ag Cd2 和In3 與Cl 分別生成配位數(shù)為2 4和6的 AgCl2 CdCl4 2 和 InCl6 3 配離子 同一元素不同氧化態(tài)的離子常具有不同的配位數(shù) 例如 二價(jià)鉑離子Pt2 的配位數(shù)為4 而4價(jià)鉑離子配位數(shù)Pt4 為6 這是因?yàn)橹行碾x子的電荷愈高 就需要愈多的配體負(fù)電荷來中和 中心原子的成鍵軌道性質(zhì)和電子構(gòu)型從價(jià)鍵理論的觀點(diǎn)來說 中心原子成鍵軌道的性質(zhì)決定配位數(shù) 而中心原子的電子構(gòu)型對參與成鍵的雜化軌道的形成很重要 例如 Zn2 和Cu 離子的5個(gè)3d軌道是全滿的 適合成鍵的是一個(gè)4s和3個(gè)4p軌道 經(jīng)sp3雜化形成4個(gè)成鍵軌道 指向正四面體的四個(gè)角 因此 Zn2 和Cu 與CN 生成配位數(shù)為4的配離子 Zn CN 4 2 和 Cu CN 4 3 并且是正四面體構(gòu)型 配體的性質(zhì) 同一氧化態(tài)的金屬離子的配位數(shù)不是固定不變的 還取決于配體的性質(zhì) 例如 Fe3 與Cl 生成配位數(shù)為4的 FeCl4 而與F 則生成配位數(shù)為6的 FeF6 3 這是因?yàn)镕e3 從每個(gè)體積較大而較易極化的Cl 接受的電荷要大于體積較小而較難極化的F 配合物的中心原子與配體間鍵合的性質(zhì) 對決定配位數(shù)也很重要 在含F(xiàn) 的配合物中 中心原子與電負(fù)性很高的F 間的鍵合主要是離子鍵 如在B3 Fe3 和Zr4 與F 的配合物中 隨著中心原子半徑的增加 配位數(shù)分別為4 6和7 主要受中心原子與配體的半徑比的限制 很多配合物的中心原子與配體 例如CN SCN Br I NH3和CO等 間主要形成共價(jià)鍵 它們的配位數(shù)決定于中心原子成鍵軌道的性質(zhì) 配位場理論認(rèn)為中心原子的內(nèi)層軌道受周圍配體的影響 也即關(guān)系到配位數(shù) 例如 Ni2 離子與H2O和NH3等具有小的相互排斥力的弱場配體 生成配位數(shù)為6的 Ni H2O 6 2 和 Ni NH3 6 2 等八面體配離子 與Br 和I 等具有大的相互排斥力的弱場配體則趨向于生成配位數(shù)為4的 NiBr4 2 和 NiI4 2 等正四面體配離子 與CN 等強(qiáng)場配體則生成配位數(shù)為4的 Ni CN 4 2 平面正方形配離子 中心離子 或原子 同單基配體結(jié)合的數(shù)目就是該中心離子 或原子 的配位數(shù) 例如 Cu NH3 4 SO4中Cu離子的配位數(shù)為4 Co NH3 2 HO 4 Cl中Co離子的配位數(shù)為6 中心離子 或原子 同多基配體配合時(shí) 配位數(shù)等同于配位原子數(shù)目 例如 Cu en 中的乙二胺 en 是雙基配體 因此Cu離子的配位數(shù)為4 中心離子的配位數(shù)一般是2 4 6 最常見的是4和6 配位數(shù)的多少取決于中心離子和配體的性質(zhì) 電荷 體積 電子層結(jié)構(gòu)以及配合物形成時(shí)的條件 特別是濃度和溫度 一般來講 中心離子的電荷越高越有利于形成配位數(shù)較高的配合物 如Ag 其特征配位數(shù)為2 如 Ag NH3 2 Cu 其特征配位數(shù)為4 例 Cu NH3 4 Co 其特征配位數(shù)為6 例 Co NH3 2 HO 4 但配體電荷的增加對形成高配位數(shù)是不利的 因?yàn)樗黾恿伺潴w之間的斥力 使配位數(shù)減少 如 Co HO 6 同 CoCl4 相比 前者的配體是中性分子 后者是帶負(fù)電荷的Cl離子 使Co的配位數(shù)由6降為4 因此 從電荷這一因素考慮 中心離子電荷的增高以及配位體電荷的減少有利于配位數(shù)的增加 中心離子的半徑越大 在引力允許的條件下 其周圍可容納的配體越多 配位數(shù)也就越大 例如Al與F可形成 AlF 配離子 體積較小的B 原子就只能生成 BF 配離子 但應(yīng)指出中心離子半徑的增大固然有利于形成高配位數(shù)的配合物 但若過大又會減弱它同配體的結(jié)合 有時(shí)反而降低了配位數(shù) 如Cd可形成 CdCl 配離子 比Cd大的Hg 卻只能形成 HgCl 配離子 顯然配位體的半徑較大 在中心離子周圍容納不下過多的配體 配位數(shù)就減少 如F可與Al形成 AlF 配離子 但半徑比F大的Cl Br I與Al只能形成 AlX 配離子 X代表Cl Br I離子 溫度升高 常使配位數(shù)減小 這是因?yàn)闊嵴駝蛹觿r(shí) 中心離子與配體間的配位鍵減弱的緣故 而配位體濃度增大有利于形成高配位數(shù)的配合物 綜上所述 影響配位數(shù)的因素是復(fù)雜的 是由多方面因素決定的 但對于某一中心離子在與不同的配體結(jié)合時(shí) 常具有一定的特征配位數(shù) 二 金屬晶體的原子堆積模型 金屬晶體原子平面排列方式有幾種 非密置層 A 1 4 3 2 1 3 6 4 2 A 5 密置層 配位數(shù)為4 配位數(shù)為6 金屬晶體的堆積方式 簡單立方堆積 非密置層層層堆積情況1 相鄰層原子在同一直線上的堆積 簡單立方堆積 配位數(shù) 晶胞含金屬原子數(shù) 1 6 例 Po 體心立方堆積 非密置層層層堆積情況2 相鄰原子層上層原子填入下層原子的凹穴中 體心立方堆積 配位數(shù) 2 8 晶胞含金屬原子數(shù) 金屬晶體的堆積方式 鉀型 思考 第二層對第一層來講最緊密的堆積方式有幾種 思考 對第一 二層來說 第三層可以最緊密的堆積方式有幾種 密置層堆積方式不存在兩層原子在同一直線的情況 只有相鄰層緊密堆積方式 類似于鉀型 一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球 另一種排列方式 是將球?qū)?zhǔn)第一層的2 4 6位 下圖是此種六方緊密堆積的前視圖 A 一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球 于是每兩層形成一個(gè)周期 即ABAB堆積方式 形成六方緊密堆積 六方密堆積 配位數(shù) 12 同層6 上下層各3 晶胞含金屬原子數(shù) 6 金屬晶體的堆積方式 鎂型 第三層的另一種排列方式 是將球?qū)?zhǔn)第一層的2 4 6位 不同于AB兩層的位置 這是C層 此種立方緊密堆積的前視圖 A 第四層再排A 于是形成ABCABC三層一個(gè)周期 配位數(shù) 12 同層6 上下層各3 面心立方 晶胞含金屬原子數(shù) 4 金屬晶體的堆積方式 銅型 總結(jié) 思考 4中模型單位體積容納原子數(shù)大小關(guān)系 52 68 74 74 空間利用率 1 空間占有率等徑球兩種最密堆積具有相同的堆積密度 晶胞中圓球體積與晶胞體積之比稱空間占有率 六方最密堆積 hcp 與立方最密堆積 ccp 空間占有率均為74 05 設(shè)圓半徑為R 晶胞棱長為a 晶胞面對角線長則晶胞體積立方面心晶胞中含4個(gè)圓球 每個(gè)球體積為 立方最密堆積雖晶胞大小不同 每個(gè)晶胞中含球數(shù)不同 但計(jì)算得到空間占有率相同 而體心立方堆積 bcp 則空間占有率低一些 體對角線長為晶胞體積體心立方晶胞含2個(gè)球 2 某些金屬晶體 Cu Ag Au 的原子按面心立方的形式緊密堆積 即在晶體結(jié)構(gòu)中可以劃出一塊正立方體的結(jié)構(gòu)單元 金屬原子處于正立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和六個(gè)側(cè)面上 試計(jì)算這類金屬晶體中原子的空間利用率 2 立方面心結(jié)構(gòu)立方面心結(jié)構(gòu)的配位數(shù) 12 即每個(gè)圓球有12個(gè)最近的鄰居 同一層有六個(gè) 上一層三個(gè) 下一層三個(gè) 立方密堆積中可以取出一個(gè)立方面心的單位來 每個(gè)單位中有四個(gè)圓球 球心的位置是000 01 21 2 1 201 2 1 21 20 等徑圓球的最緊密堆積方式 在維持每個(gè)球的周圍的情況等同的條件下 就只有上述兩種 它們的空間利用率最高 74 05 立方體邊長 a 立方體對角線 a 四面體邊長 a 二 金屬晶體的原子堆積模型 金屬晶體原子平面排列方式有幾種 非密置層 A 1 4 3 2 1 3 6 4 2 A 5 密置層 配位數(shù)為4 配位數(shù)為6 金屬晶體的堆積方式 簡單立方堆積 非密置層層層堆積情況1 相鄰層原子在同一直線上的堆積 簡單立方堆積 配位數(shù) 晶胞含金屬原子數(shù) 1 6 例 Po 體心立方堆積 非密置層層層堆積情況2 相鄰原子層上層原子填入下層原子的凹穴中 體心立方堆積 配位數(shù) 2 8 晶胞含金屬原子數(shù) 金屬晶體的堆積方式 鉀型 思考 第二層對第一層來講最緊密的堆積方式有幾種 思考 對第一 二層來說 第三層可以最緊密的堆積方式有幾種 密置層堆積方式不存在兩層原子在同一直線的情況 只有相鄰層緊密堆積方式 類似于鉀型 一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球 另一種排列方式 是將球?qū)?zhǔn)第一層的2 4 6位 下圖是此種六方緊密堆積的前視圖 A 一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球 于是每兩層形成一個(gè)周期 即ABAB堆積方式 形成六方緊密堆積 六方密堆積 配位數(shù) 12 同層6 上下層各3 晶胞含金屬原子數(shù) 6 金屬晶體的堆積方式 鎂型 第三層的另一種排列方式 是將球?qū)?zhǔn)第一層的2 4 6位 不同于AB兩層的位置 這是C層 此種立方緊密堆積的前視圖 A 第四層再排A 于是形成ABCABC三層一個(gè)周期 配位數(shù) 12 同層6 上下層各3 面心立方 晶胞含金屬原子數(shù) 4 金屬晶體的堆積方式 銅型 總結(jié) 思考 4中模型單位體積容納原子數(shù)大小關(guān)系 52 68 74 74 空間利用率 1 空間占有率等徑球兩種最密堆積具有相同的堆積密度 晶胞中圓球體積與晶胞體積之比稱空間占有率 六方最密堆積 hcp 與立方最密堆積 ccp 空間占有率均為74 05 設(shè)圓半徑為R 晶胞棱長為a 晶胞面對角線長則晶胞體積立方面心晶胞中含4個(gè)圓球 每個(gè)球體積為 立方最密堆積雖晶胞大小不同 每個(gè)晶胞中含球數(shù)不同 但計(jì)算得到空間占有率相同 而體心立方堆積 bcp 則空間占有率低一些 體對角線長為晶胞體積體心立方晶胞含2個(gè)球 2 某些金屬晶體 Cu Ag Au 的原子按面心立方的形式緊密堆積 即在晶體結(jié)構(gòu)中可以劃出一塊正立方體的結(jié)構(gòu)單元 金屬原子處于正立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和六個(gè)側(cè)面上 試計(jì)算這類金屬晶體中原子的空間利用率 2 立方面心結(jié)構(gòu)立方面心結(jié)構(gòu)的配位數(shù) 12 即每個(gè)圓球有12個(gè)最近的鄰居 同一層有六個(gè) 上一層三個(gè) 下一層三個(gè) 立方密堆積中可以取出一個(gè)立方面心的單位來 每個(gè)單位中有四個(gè)圓球 球心的位置是000 01 21 2 1 201 2 1 21 20 等徑圓球的最緊密堆積方式 在維持每個(gè)球的周圍的情況等同的條件下 就只有上述兩種 它們的空間利用率最高 74 05 立方體邊長 a 立方體對角線 a 四面體邊長 a 金屬晶體的原子堆積模型 第二課時(shí) 金屬晶體 金屬晶體的原子堆積模型 1 幾個(gè)概念緊密堆積 微粒之間的作用力使微粒間盡可能的相互接近 使它們占有最小的空間 配位數(shù) 在晶體中與每個(gè)微粒緊密相鄰的微粒個(gè)數(shù) 空間利用率 晶體的空間被微粒占滿的體積百分?jǐn)?shù) 用它來表示緊密堆積的程度 思考 1 如果把金屬晶體中的原子看成直徑相等的球體 把他們放置在平面上 有幾種方式 2 上述兩種方式中 與一個(gè)原子緊鄰的原子數(shù) 配位數(shù) 分別是多少 哪一種放置方式對空間的利用率較高 行列對齊四球一空 行列相錯(cuò)三球一空 最緊密排列 密置層 非最緊密排列 非密置層 3 金屬晶體的原子在三維空間堆積模型 簡單立方堆積 Po 簡單立方堆積 體心立方堆積 鉀型 堿金屬 體心立方堆積 配位數(shù) 8 鎂型 銅型 鎂型和銅型 第二層對第一層來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 對第一 二層來說 第三層可以有兩種最緊密的堆積方式 第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球 于是每兩層形成一個(gè)周期 即ABAB堆積方式 形成六方緊密堆積 配位數(shù)12 同層6 上下層各3 空間利用率為74 下圖是此種六方緊密堆積的前視圖 A 3 鎂型 第三層的另一種排列方式 是將球?qū)?zhǔn)第一層的2 4 6位 不同于AB兩層的位置 這是C層 此種立方緊密堆積的前視圖 A 第四層再排A 于是形成ABCABC三層一個(gè)周期 得到面心立方堆積 配位數(shù)12 同層6 上下層各3 面心立方 銅型 1 下列有關(guān)金屬元素特征的敘述中正確的是A 金屬元素的原子只有還原性 離子只有氧化性B 金屬元素在化合物中一定顯正價(jià)C 金屬元素在不同化合物中的化合價(jià)均不同D 金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)總是高于分子晶體 能力訓(xùn)練 2 某些金屬晶體 Cu Ag Au 的原子按面心立方的形式緊密堆積 即在晶體結(jié)構(gòu)中可以劃出一塊正立方體的結(jié)構(gòu)單元 金屬原子處于正立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和六個(gè)側(cè)面上 試計(jì)算這類金屬晶體中原子的空間利用率 3 已知金屬銅為面心立方晶體 如圖所示 銅的相對原子質(zhì)量為63 54 密度為8 936g cm3 試求 1 圖中正方形邊長a 2 銅的金屬半徑r a a r r o r r 提示 數(shù)出面心立方中的銅的個(gè)數(shù) 小結(jié) 三種晶體類型與性質(zhì)的比較 周期性結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)抽象表示 點(diǎn)陣 格子 晶體結(jié)構(gòu) 基元 點(diǎn)陣點(diǎn)陣 格矢 基矢 R l1a1 l2a2 l3a3基矢 基元原胞 最小的基元 晶胞 配位數(shù) 密堆積 晶體結(jié)構(gòu)的特征 周期性 復(fù)雜結(jié)構(gòu) 基元中包含一個(gè)以上的原子 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的任何原子位置 格矢 原胞內(nèi)位矢 原子在晶體中的平衡位置 相應(yīng)于體系能量最低的位置 盡可能地緊密排列那么 如何排列同樣大小的球 使空隙最小 古老的Kepler堆積問題 1611 原子在晶體中如何排列 注意 原子平均占有的體積 UpDown 六角密排 立方密排 密堆積 思考 是否B格子 a 六角密堆積 Hexagonalclose packed hcp ABABAB c a 六角密堆積hcp C A B ABCABC fcc 立方密堆 c a fcc 每個(gè)晶胞共4個(gè)原子頂角原子 共8個(gè)原子 每個(gè)頂角原子8個(gè)晶胞共享 相當(dāng)于每個(gè)晶胞1個(gè)頂角原子面上原子 共6個(gè)原子 每個(gè)面上原子2個(gè)晶胞共享 相當(dāng)于每個(gè)晶胞3個(gè)原子堆積比 硬球體積與整個(gè)體積之比 a 堆積比 fcc結(jié)構(gòu) 堆積比 最近鄰 離某一粒子最近的粒子 稱為該粒子的最近鄰配位數(shù) 最近鄰的粒子數(shù) 描寫粒子排列緊密的程度最大配位數(shù) 12 密堆積 每個(gè)原子與同層六個(gè)原子相切 上下兩層各與三個(gè)原子相切由于對稱性關(guān)系 不可能有11 10 9 7 5的配位數(shù)配位數(shù)依次是12 8 6 4 3 2書中將配位數(shù)表述成格點(diǎn)最近鄰的格點(diǎn)的數(shù)目 配位數(shù) 簡立方體心立方面心立方氯化銫 CsCl 氯化鈉 體積和配位數(shù) 舉例 V a3 配位數(shù) 簡立方 6 V 配位數(shù) 8 a3 2 原胞 體心立方 V 配位數(shù) 12 a3 4 原胞 面心立方 scPo 釙 fccAl Cu Ag Au Pt 鉑 Pd 鈀 bccLi Na Fe Ca W Str