第三章第三节金属晶体金属晶体的原子堆积方式人教版高中化学必修三物质结构与性质学习目标熟知金属晶体的原子堆积模型的分类及结构特点金属原子在二维空间的放置方式金属晶体中的原子可看成直径相等的球体，金属原子排列在平面上有两种放置方式。非密置层密置层金属原子在三维空间的放置方式金属晶体可看成金属原子在三维空间中堆积而成。金属原子堆积有如下4种基本模式。1.简单立方堆积2.体心立方堆积3.六方最密堆积4.面心立方最密堆积1.简单立方堆积将非密置层球心对球心地垂直向上排列，这样一层一层地在三维空间里堆积，就得到简单立方堆积。这种堆积方式形成的晶胞是一个立方体，每个晶胞含一个原子，这种堆积方式的空间利用率为52%，配位数为6，这种堆积方式的空间利用率太低，只有金属钋(Po)采取这种堆积方式。2.体心立方堆积非密置层的另一种堆积方式是将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，并使非密置层的原子稍稍分离，每层均照此堆积。碱金属和铁原子都采取此类堆积方式，这种堆积方式又称钾型堆积。这种堆积方式可以找出立方晶胞，空间利用率比简单立方堆积高得多，达到68%，每个球与上、下两层的各4个球相接触，故配位数为8。3.六方最密堆积和面心立方堆积ABC密置层的原子按体心立方堆积的方式堆积，会得到两种基本堆积方式——六方最密堆积和面心立方最密堆积。这两种堆积方式都是金属晶体的最密堆积，配位数为12，空间利用率均为74%，但所得晶胞的形式不同。3.六方最密堆积和面心立方堆积ABABABAABACABCABABABAABABABA六方最密堆积(ABAB...)六方最密堆积(ABAB...)ABABABA六方最密堆积(ABAB...)六方最密堆积重复周期为两层，按ABAB……的方式堆积。由于在这种排列方式中可划出密排六方晶胞，故称此排列为六方最密堆积。由此堆积可知，同一层上每个球与同层中周围6个球相接触，同时又与上下两层中各3个球相接触，故每个球与周围12个球相接触，所以其配位数是12。原子的空间利用率最大。Mg、Zn、Ti都是采用这种堆积方式。ABAACABCBCABCA面心立方堆积(ABCABC…)ABACABC面心立方堆积(ABCABC…)面心立方最密堆积按ABCABC…的方式堆积。将第一密置层记作A，第二层记作B，B层的球对准A层中的三角形空隙位置，第三层记作C，C层的球对准B层的空隙，同时应对准A层中的三角形空隙(即C层球不对准A层球)。这种排列方式三层为一周期，记为ABC…由于在这种排列中可以划出面心立方晶胞，故称这种堆积方式为面心立方最密堆积。Cu、Ag、Au等均采用此类堆积方式。归纳总结1.堆积原理组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理。这是因为在金属晶体中，金属键没有方向性和饱和性，因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以密堆积方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。2.常见的堆积模型堆积模型采纳这种堆积的典型代表晶胞配位数空间利用率每个晶胞所含原子数非密置层简单立方堆积Po(钋)__52%__体心立方堆积Na、K、Fe__68%__6812密置层六方最密堆积Mg、Zn、Ti__74%__面心立方最密堆积Cu、Ag、Au__74%__121224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Acm。求：(1)金属体中最小的一个立方体含有___个金原子。4例1(2)金的密度为________g·cm－3(用带A计算式表示)。(3)金原子空间占有率为___________(Au的相对原子质量为197，用带A计算式表示)。0.74(或74%)19742A3NA1.Al的晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。12345若已知Al的原子半径为d，NA代表阿伏加德罗常数，Al的相对原子原子质量为M，请回答：(1)晶胞中Al原子的配位数为___，一个晶胞中Al原子的数目为___。124(2)该晶体的密度为__________(用字母表示)。M42d3NA5.金属晶体的原子堆积方式常有以下四种，请认真观察模型，回答下列问题：(1)四种堆积模型的堆积名称依次是____________、______________、________________、_____________。12345简单立方堆积六方最密堆积面心立方最密堆积体心立方堆积(2)图甲方式的堆积，空间利用率为_____，只有金属____(...
