金屬晶體的原子堆積模型導(dǎo)學(xué)案

1、第2課時金屬晶體的原子堆積模型1.了解金屬晶體內(nèi)原子在二維空間里的幾種排列方式。2.知道金屬晶體在三維空間里的基本堆積方式。3.了解常見金屬晶體的晶胞結(jié)構(gòu),加強動手能力和空間想象力。1.金屬晶體中的原子可看成直徑相等的球體。把它們放置在平面上(即二維空間里),可有兩種方式:圖(a)表示非密置層,配位數(shù)為4;圖(b)表示密置層,配位數(shù)為6。 2.將非密置層一層一層地在三維空間里堆積,有兩種方式(1)簡單立方堆積非密置層金屬原子在同一直線上堆積,形成的晶胞是一個立方體,每個晶胞含1個原子,被稱為簡單立方體堆積,如圖(c)所示,這種堆積方式的空間利用率太低,只有金屬釙(Po)采取這種堆積方

2、式。 (2)體心立方堆積圖(c)非密置層上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中,并使非密置層的原子稍稍分離,每層均照此堆積,如圖(d)所示。這種堆積方式所得的晶胞是一個含2個原子的立方體,一個原子在立方體的頂角,另一個原子在立方體的中心,稱為體心立方堆積。這種堆積方式的空間利用率比簡單立方堆積的高,許多金屬是這種堆積方式,如堿金屬。3.密置層的原子按上述體心立方堆積的方式堆積,會得到兩種基本堆積方式六方最密堆積和面心立方最密堆積;密置層按ABAB的方式堆積,得到六方最密堆積,如圖(鎂型);密置層按ABCABC的方式堆積,得到面心立方最密堆積,如圖(銅型);這兩種堆積方式都是金屬晶

3、體的最密堆積,配位數(shù)均為12,空間利用率均為74%,但所得晶胞的形式不同。1.金屬晶體中平面堆積模型有非密置層和密置層兩種方式,這兩種堆積方式哪一種空間利用率高?2.如果給金屬晶體施加外力,非密置層能否轉(zhuǎn)化成密置層?為什么?3.體心立方堆積的晶胞是個立方體。如果原來的非密置層上的原子保持緊密接觸,立方體中心能否容得下一個原子?4.金屬晶體采用密堆積的原因是什么?探究1:金屬的立方堆積模型鉀型晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,關(guān)于鉀型晶體結(jié)構(gòu)的敘述中正確的是()。A.是密置層的一種堆積方式B.晶胞是六棱柱C.每個晶胞內(nèi)含2個原子D.每個晶胞內(nèi)含9個原子1.體心立方中哪些原子相互接觸?2.設(shè)原子半徑為r,則體心立

4、方體的邊長為多少?3.體心立方中為什么頂角原子不相互接觸?關(guān)于金屬晶體的六方最密堆積的結(jié)構(gòu)形式的敘述正確的是()。A.晶胞是四面體B.晶胞是六面體C.每個晶胞中含4個原子D.每個晶胞中含17個原子探究2:金屬的最密堆積模型某些金屬晶體(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頂點和六個側(cè)面上,則這類金屬晶體中原子的空間利用率為。 1.空間利用率指什么?2.按密致層與非密致層分別堆積而成的晶體,哪一種空間利用率高?3.面心立方晶胞中,哪些原子緊密接觸?金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式:六方堆積、面心

5、立方堆積和體心立方堆積,如圖(a)(b)(c)分別代表這三種晶胞的結(jié)構(gòu),其晶胞內(nèi)金屬原子個數(shù)比為()。A.321B.1184C.984D.211491.關(guān)于銅晶體的堆積方式說法正確的是()。A.按“ABABAB”方式堆積,配位數(shù)為12B.按“ABABAB”方式堆積,配位數(shù)為8C.簡單立方堆積,配位數(shù)為6D.按“ABCABC”方式堆積,配位數(shù)為122.石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu),在每一層內(nèi),每個碳原子都跟其他3個碳原子相結(jié)合,下圖是其晶體結(jié)構(gòu)的俯視圖,則圖中7個六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是()。A.10B.18C.24D.143.金屬原子在二維空間里的放置有下圖所示的兩種方式,下列說法中正確的是()。A.

6、圖(a)為非密置層,配位數(shù)為6B.圖(b)為密置層,配位數(shù)為4C.圖(a)在三維空間里堆積可得鎂型和銅型D.圖(b)在三維空間里堆積僅得簡單立方4.金屬晶體中,最常見的三種堆積方式為:配位數(shù)為8的堆積; 配位數(shù)為的鎂型堆積; 配位數(shù)為的銅型堆積。 其中和空間原子利用率相等,以ABAB方式堆積,以ABCABC方式堆積。   參考答案知識體系梳理非密置層4密置層6同一直線立方體1簡單立方體太低下層的金屬原子形成的凹穴稍稍分離2頂角中心體心立方堿金屬體心立方六方面心立方12不同基礎(chǔ)學(xué)習(xí)交流1.密置層空間利用率高。2.不能;當(dāng)給金屬晶體施加外

7、力時,雖然晶體中各原子層發(fā)生相對滑動,但金屬原子的排列方式不會改變,所以非密置層不能轉(zhuǎn)化成密置層。3.不能。4.由于金屬鍵沒有飽和性和方向性,金屬原子能從各個方向相互靠近,導(dǎo)致金屬晶體最常見的結(jié)構(gòu)形式是堆積密度大,原子配位數(shù)高,能充分利用空間。重點難點探究探究1:互動探究C【解析】鉀型晶體的晶胞為體心立方,是非密置層的一種堆積方式,其中8個頂點和體心處各有一個原子,晶胞內(nèi)含有8×18+1=2個原子。探究拓展1.體心原子與頂角原子相互接觸。2.體對角線為4r,設(shè)邊長為a,則4r=3a,a=4r3。3.頂角原子間距(4r3)大于兩原子半徑之和(2r)。探究體驗B【解析】金屬晶體的六方最密堆積結(jié)構(gòu)形式的晶胞是平行六面體,有8個頂點和1個內(nèi)部原子,用均攤法計算得出晶胞中只含有2個原子。探究2:互動探究74%【解析】依題意畫出側(cè)面圖,設(shè)正立方體邊長為a,則體積為a3。原子半徑r=2a4;每個正立方體包括金屬原子數(shù)為8×18+6×12=4;球體體積為4×43×(24a)3=0.74a3;空間利用率為0.74a3a3×100%=74%。探究拓展1.晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分比。2.按密致層堆積而成的晶體。3.面心原子與頂角原子。探究體驗A【解析】本題考查晶胞中微粒數(shù)的計算方法,用均攤法計算。晶胞a中所含原子數(shù)=1