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CHEMISTRY
3.1.2晶胞与
金属晶体
选修二·专题三
了解晶体的特性以及晶胞结构
学习目标
能借助模型说明常见金属晶体中晶胞的构成
认识晶体的堆积方式
晶体
01
晶体与非晶体
晶体与非晶体
走进化学实验室，你能见到许多固体。
黄色的硫黄（S8）
紫黑色的碘（I2）
硫酸铜晶体
蜡状的白磷（P4）
高锰酸钾晶体
白色的碳酸钙
晶体与非晶体
一、晶体
(1)概念:
(2)晶体具有规则几何外形的原因:
有规则几何外形和固定熔点的固态物质
如氯化钠、金刚石、干冰等物质。
构成晶体的微粒在空间呈周期性有序排列。
二、非晶体
没有固定熔点,一般也没有规则几何外形的固态物质,如石蜡、玻璃、橡胶等物质。
晶体与非晶体
三、晶体与非晶体的区别
晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图
本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。相反，非晶体中粒子的排列则相对无序，因而无自范性。
晶体的自范性性
晶体与非晶体
三、晶体与非晶体的区别
操作：沿垂直方向在方解石表面和玻璃表面刻划。
现象：发现刻痕的深浅不一样。
晶体的各向异性
力学(强度等)、光学(折射率等)、热学(导热性等)、电学(导电性)等性质。
方解石（CaCO3晶体）
原因：说明不同方向上的强度不同，强度有各向异性。
晶体与非晶体
三、晶体与非晶体的区别
现象：不同方向观察红宝石，发现宝石的颜色不同。
晶体的各向异性
原因：在不同方向，晶体对光线的吸收与反射是不同的，折射率有各向异性。
力学(强度等)、光学(折射率等)、热学(导热性等)、电学(导电性)等性质。
晶体和非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的，所以玻璃是非晶体。
1、图3-7是某同学找到的一张玻璃结构示意图，根据这张图判断玻璃是不是晶体，为什么？
图3-7玻璃的结构示意图
观察思考
晶体与非晶体
观察思考
晶体与非晶体
①可观察宝石的形状，具有多面体的外形；测试它的硬度，可在玻璃上刻画出痕迹，初步确定它是晶体；
②可用宝石的折光率鉴别；③最可靠的科学方法：用X射线衍射实验鉴别。
图3-7玻璃的结构示意图
2、根据晶体物理性质的各向异性的特点，能鉴别用玻璃仿造的假宝石。请你列举一些可能有效的方法鉴别假宝石。
晶体与非晶体
三、晶体与非晶体的区别
晶体 非晶体
微观结构特征
性质特征 自范性
各向异性
熔点
鉴别方法 间接方法
科学方法
举例
粒子周期性有序排列
粒子排列相对无序
有
无
有
无
固定
不固定
熔点和各向异性
X射线衍射实验
NaCl、I2、SiO2、金属
橡胶、玻璃
晶体与非晶体
四、金属晶体
1.定义：金属原子之间通过金属键相互结合形成的晶体。
2.组成粒子：金属阳离子和自由电子。
3.微粒间的作用力：金属键
铜的晶体结构模型
晶体与非晶体
四、金属晶体
注意：
②在金属晶体中，不存在单个分子或原子，金属单质或合金(晶体锗、灰锡除外)属于金属晶体。
①在金属晶体中有阳离子，但没有阴离子，所以，晶体中有阳离子不一定有阴离子，若有阴离子，则一定有阳离子。
③金属晶体在受外力作用下,各层之间发生相对滑动,但金属键并没有被破坏。
晶体与非晶体
四、金属晶体
在金属晶体中，金属原子如同半径相等的小球一样，彼此相切、紧密堆积成晶体。金属晶体中金属原子的紧密堆积是有一定规律的。
铜的晶胞模型
金属晶体也是由能够反映晶体结构特征的基本重复单位——晶胞在空间连续重复延伸而形成的。
02
晶胞
一、晶胞
晶胞：
描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。
铜晶胞
铜晶体结构
铜晶胞
晶胞是晶体中最小的结构重复单元。
一、晶胞
常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
所谓“无隙”：是指相邻晶胞之间没有任何__________。
所谓“并置”：是指所有晶胞都是 __________ 排列的，取向__________。
间隙
平行
相同
无隙并置
晶体
晶胞
一、晶胞
1、下图中的晶胞是指”大立方体”呢？还是”小立方体”？为什么？
不是晶胞
晶胞具有相同的顶角、相同的平行面和相同的平行棱
理解应用
一、晶胞
（二）晶体的二维堆积方式
金属原子在二维空间的排列方式
非密置层
配位数：4
密置层
配位数：6
金属晶体的配位数指距离某个原子最近且距离相等的原子个数。
一、晶胞
（三）晶体的三维堆积方式
金属晶体是金属原子在三维空间按一定的规律堆积而成的。将密置层和非密置层按一定的方式在三维空间中堆积，就得到了金属晶体的4种基本堆积方式：
简单立方、体心立方、
面心立方、六方。
一、晶胞
密置堆积——六方密置堆积与面心密置堆积
六方密置堆积
A-B-A堆积
一、晶胞
密置堆积——六方密置堆积与面心密置堆积
面心密置堆积
A-B-C堆积
一、晶胞
（三）晶体的三维堆积方式
简单立方堆积（非致密层）
代表金属：钋（Po）
配位数：
体心立方堆积
代表金属：Na、K、Fe
配位数：
6
8
一、晶胞
（三）晶体的三维堆积方式——最密堆积
面心立方最密堆积
代表金属：Cu、Ag、Au
配位数：
六方最密堆积
代表金属：Mg、Zn、Ti
配位数：
12
12
二、晶胞中粒子数的计算（均摊法）
1
2
4
3
7
6
8
5
1
2
2
1
3
4
1
体心：1
面心：
顶点：
棱边：
8
1
4
1
2
1
四棱柱
二、晶胞中粒子数的计算（均摊法）
请利用均摊法对下列晶胞所含微粒数进行计算
理解应用
二、晶胞中粒子数的计算（均摊法）
1、简单立方堆积
该晶胞中含有8个位于顶点的金属原子，晶胞中的金属原子数为
8× =1
简单立方晶胞切面示意图
二、晶胞中粒子数的计算（均摊法）
2、体心立方堆积
该晶胞中含有8个位于顶点和1个位于体心的金属原子，
晶胞中的金属原子数为：
8× +1=2
体心立方晶胞切面示意图
二、晶胞中粒子数的计算（均摊法）
3、面心立方堆积
该晶胞中含有8个位于顶点和6个位于面心的金属原子，
晶胞中的金属原子数为：
8× +6× =4
面心立方晶胞切面示意图
二、晶胞中粒子数的计算（均摊法）
4、六方堆积
六方晶胞切面示意图
思考：六方晶胞中的金属原子数如何计算？
二、晶胞中粒子数的计算（均摊法）
六棱柱
体心（内部）
1
面心
1/2
棱边
水平1/4 竖1/3
顶点
1/6
二、晶胞中粒子数的计算（均摊法）
4、六方堆积
该晶胞中含有12个位于顶点、2个位于面心和3个位于内部的金属原子，
晶胞中的金属原子数为：
12× +2× +3=6
课堂小结
一、金属晶体
二、金属晶体常见堆积方式
三、晶胞中粒子数的计算
三维：简单立方、体心立方、 面心立方和六方
二维：非密置层、密置层
定义、注意事项及特征
均摊法计算的应用
03
习题探究
习题探究
习题探究
题组例练
2.金晶体是面心立方体,立方体的每个面上 5个金原子紧密堆砌(如图,其余各面省略),金原子半径为A cm。（MAu：197）求:
(1)金晶体中最小的一个立方体含有　　 　个金原子。
(2)金的密度为　　　　　g·cm-3(用带A的计算式表示)。
2.金属晶体的形成是因为晶体中存在(　　)
A.脱落外围电子后的金属离子间的相互作用
B.金属原子间的相互作用
C.脱落了外围电子的金属离子与脱落的外围电子间的相互作用
D.金属原子与外围电子间的相互作用
C
3.金属钠是体心立方堆积,下列关于钠晶体的判断合理的是(　 )
A.其熔点比金属铝的熔点高
B.一个钠的晶胞中,平均含有4个钠原子
C.该晶体中的自由电子在外电场作用下可发生定向移动
D.该晶体中的钠离子在外电场的作用下可发生定向移动
C
4.某金属合金晶体的一部分如图所示,这种晶体中甲、乙、丙三种金属原子个数之比是(　 　)
B
A.3∶9∶4 B.1∶4∶2
C.2∶9∶4 D.3∶8∶4
三棱柱晶胞的微粒数计算
顶点：
棱上：
垂直棱：
水平棱：
体内：1
6.已知某晶体晶胞如图所示。则该晶体的化学式为(　 　)
C
A.XYZ B.X2Y4Z
C.XY4Z D.X4Y2Z
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BUSINESS
THANKS
主讲人：Lee

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