晶胞知识介绍.ppt

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1、第五章晶体结构§5.3金属晶体和晶体结构的能带理论教学目的:掌握密堆积原理，金属晶体的堆积型式和金属原子半径的计算。教学重点:密堆积原理，金属晶体的结构及金属键的本质。教学难点:金属键的本质。授课时数:2授课内容:1§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论一、晶体结构的密堆积原理1、密堆积原理金属晶体——金属键离子晶体——离子键分子晶体——范德华力原子晶体——共价键混合型晶体——共价键和范德华力晶体分类：结合力无方向性和饱和性~有方向性和饱和性密堆积原理：原子、离子、分子的排布总是趋向于配位数高，空间利用率大的紧密堆积结

2、构方式，最紧密的堆积往往是最稳定的结构。2金属晶体离子晶体空间利用率(堆积系数)：空间利用率n~晶胞内圆球的数目配位数:密堆积：有限的原子、离子或分子尽量占取较小的空间的堆积。一个球周围最邻近的圆球的数目。§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论——等径圆球的堆积模型——不等径圆球的堆积模型单位体积空间中圆球所占体积百分数。32、等径球的密堆积面心立方最密堆积（A1）六方最密堆积（A3）体心立方密堆积（A2）金刚石型堆积（A4）堆积型式①A1和A3型堆积等径圆球沿一维方向排列的唯一一种排列方式。密置列：§5-3金属晶体和

3、晶体结构的能带理论4等径圆球沿二维方向伸展的唯一一种排列方式。可抽象成平面点阵。密置层：将第二层球坐落在第一层球一半的△空隙上，就得到密置双层的唯一一种排列方式。密置双层：§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论5四个球围成的空隙叫四面体空隙。六个球围成的空隙叫八面体空隙。4个▲四面体空隙3个●八面体空隙§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论6第三层球放在第二层球的空隙上有两种方式密置堆：重复ABC的堆积叫A1堆积，重复单位⃒ABC⃒。ABCA§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论7ABA重复AB的堆积叫A3堆积，重复单位⃒

4、AB⃒。§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论8A1堆积：抽出立方面心晶胞，又叫面心立方最密堆积(cubicclosestpacking)简写为ccp。晶胞内含有4个球。分数坐标：AABC§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论xyz密置层为(111)9配位数：一套等同点，点阵型式：结构基元：1个球12立方面心CBA§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论10设：晶胞中球半径为r，晶胞参数为aa与r的关系：空间利用率：4raa§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论11A1堆积中,球数:八面体空隙:四面体空隙=1:1:2▲▲▲▲8

5、个四面体空隙，6个八面体空隙。紫球周围：紫球分摊到：四面体空隙中，每个球占1/4个空隙。八面体空隙中，每个球占1/6个空隙。四面体空隙八面体空隙ＣＡＢ§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论12A1中,晶胞中有4个球,4个八面体空隙,8个四面体空隙八面体空隙的坐标：四面体空隙的坐标：§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论13抽出六方晶胞，又叫六方最密堆积(hexagonalclosestpacking)简写为hcp。A3堆积：晶胞内含有２个球。分数坐标：xyzABA§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论1200密置层为(00

6、1)14配位数：12结构基元：２个球点阵型式：２个球为二套等同点六方简单§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论BAAAB15ABA设：球半径：r，晶胞参数：aa与r的关系：空间利用率：2rbcaa2rA3堆积中,球数:八面体空隙:四面体空隙=1:1:2§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论16晶胞内有2个球，八面体空隙的坐标：§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论2个八面体空隙，4个四面体空隙。四面体空隙的坐标：xyz17§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论习题：试从密置层的结构、堆积型式、晶胞、密置层方向、配位数、堆积系

7、数、空隙形式和数目等比较A1和A3两种结构的异同。18②体心立方密堆积A2和金刚石型堆积A4晶胞中含两个球，分数坐标：一套等同点，立方体心晶胞，又叫体心立方密堆积（bodycubicpacking）简写为：bcpA2堆积：配位数：8点阵型式：立方体心结构基元：一个球§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论19a与r的关系：空间利用率：A4堆积:(又叫金刚石型堆积)不是密堆积体心立方堆积中的空隙§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论4r20晶胞中含有8个球，两套等同点，结构基元：2个球。金刚石型堆积(Si,Ge,~Sn与此

8、相同)配位数：4点阵型式:立方F分数坐标:§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论21a与r的关系：空间利用率总结：§5-3金属晶体和晶体结构的能带理论22二、金属晶体的堆积型式和金属的原子半径绝大多数金属单质都是A1，A2，A3型，少数金属单质具有A4型(如:Si,Ge,Sn)或其它特殊结构型式(Mn--x)。1、金属晶体的堆积型式（P524表5