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2.2纯金属的晶体结构

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2.2纯金属的晶体结构null2.2 纯金属的晶体结构2.2 纯金属的晶体结构一、典型金属的晶体结构 二、多晶型性 三、晶体结构中的原子半径一、典型金属的晶体结构一、典型金属的晶体结构 典型金属的晶体结构是最简单的晶体结构。由于金属键的性质,使典型金属的晶体具有高对称性,高密度的特点。null体心立方点阵面心立方点阵密排六方点阵常见金属晶体 的结构面心立方(A1)face-centred cubic lattice→fcc体心立方(A2)body-centred cubic lattice→bcc密排六方(A3)hexa...

2.2纯金属的晶体结构
null2.2 纯金属的晶体结构2.2 纯金属的晶体结构一、典型金属的晶体结构 二、多晶型性 三、晶体结构中的原子半径一、典型金属的晶体结构一、典型金属的晶体结构 典型金属的晶体结构是最简单的晶体结构。由于金属键的性质,使典型金属的晶体具有高对称性,高密度的特点。null体心立方点阵面心立方点阵密排六方点阵常见金属晶体 的结构面心立方(A1)face-centred cubic lattice→fcc体心立方(A2)body-centred cubic lattice→bcc密排六方(A3)hexagonal close-packed lattice→hcpnull面心立方(face-centered cubic,fcc)null体心立方(body-centered cubic,bcc)null密排六方(hexagonal close-packed,hcp)null1.晶胞中原子数每个晶胞所含有的原子数(N)可用下式计算: N=Ni+Nf/2+Nr/m Ni,Nf,Nr分别 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示位于晶胞内部,面心和角顶上的原子数, m为晶胞类型参数,立方晶系m=8,六方晶系m=6.null2.原子半径与点阵常数的关系 晶胞中棱边长度a,b,c称为点阵常数。如把原子看作半径为r的刚性球, 则可据几何关系求出点阵常数与r之间的关系。null配位数和致密度定量地表示原子排列的紧密程度。 配位数(coordination number,CN):晶体结构中任一原子周围最近且等距离的原子数。 致密度(K):晶胞中原子所占的体积分数, 式中,n为晶胞原子数,v原子体积,V晶胞体积。3.配位数与致密度null面心立方配位数为12null体心立方配位数为8null密排六方配位数为12null思考题思考题试计算体心立方铁受热而变为面心立方铁时出现的体积变化。在转变温度下,体心立方铁的点阵参数是2.863Å,而面心立方铁的点阵参数是3.591Å。 这表明铁在加热时出现收缩。 思考题思考题分别画出面心立方晶格和体心立方晶格{100}, {110}, {111}晶面上原子排列示意图。null面心立方和密排六方结构的致密度均为0.74,是纯金属中最密集的结构 面心立方与密排六方虽然晶体结构不同,但配位数与致密度却相同,为搞清其原因,必须研究晶体中原子的堆垛方式 面心立方与密排六方的最密排面原子排列情况完全相同,但堆垛方式不一样4.晶体中原子的堆垛方式等径球最紧密堆积时,在平面上每个球与6个球相接触,形成第一层(球心位置标记为A。此时,每3个彼此相接触的球体之间形成1个弧线三角形空隙,每个球周围有6个弧线三角形空隙,其中3个空隙的尖角指向图的下方(其中心位置标记为B),另外3个空隙的尖角指向图的上方(其中心位置标记为C),这两种空隙相间分布。等径球最紧密堆积时,在平面上每个球与6个球相接触,形成第一层(球心位置标记为A。此时,每3个彼此相接触的球体之间形成1个弧线三角形空隙,每个球周围有6个弧线三角形空隙,其中3个空隙的尖角指向图的下方(其中心位置标记为B),另外3个空隙的尖角指向图的上方(其中心位置标记为C),这两种空隙相间分布。等径球体在平面上的最紧密堆积等径球体在平面上的最紧密堆积BC面心立方最紧密堆积和六方最紧密堆积面心立方最紧密堆积和六方最紧密堆积球体在空间的堆积是按照ABAB……的层序来堆积。这样的堆积中可以取出一个六方晶胞,称为六方最紧密堆积(A3型)。 另一种堆积方式是按照ABCABC……的堆积方式。这样的堆积中可以取出一个面心立方晶胞,称为面心立方最紧密堆积。面心立方堆积中,ABCABC……重复层面平行于(111)晶面(A1型) 。 两种最紧密堆积中,每个球体周围同种球体的个数均为12。nullA B C面心立方最紧密堆积nullABCAABC面心立方最紧密堆积 ABCABC……, 即每三层重复一次null面心立方最紧密堆积null密排面面心立方晶胞 ——面心立方最紧密堆积面心立方最紧密堆积null六方最紧密堆积123456ABAB……的层序堆积nullABABA六方最紧密堆积ABABAB…… 每两层重复一次nullAAAABB密排面六方晶胞——六方密堆积5.晶体结构中的间隙5.晶体结构中的间隙null四面体间隙:位于由一个顶角原子和三个面中心原连接成的正四面体中心,数目为8。 rB / rA =0.225null八面体间隙:位置是立方体的正中心和每一个棱边中心,其数目为4. rB / rA = 0.414null四面体间隙:位于两个体心原子和两个顶角原子所组成的四面体中心,数目为12。 rB / rA = 0.29null八面体间隙:位于立方体每个面中心和每根棱中间,数目为6。 rB / rA = 0.15null与面心立方结构相比,这两种结构的八面体和四面体的形状完全相似,但位置不同 四面体间隙 rB /rA = 0.225 八面体间隙 rB / rA = 0.414null当外界条件(温度、压 力)改变时,元素的晶 体结构可以发生转变, 这种性能称作同素异晶 性,或称多晶型性,这种 转变则称为同素异晶转 变或多晶型性转变,转变 的产物叫同素异构体。二、多晶型性三、晶体结构中的原子半径三、晶体结构中的原子半径 当大量原子通过键合组成紧密排列的晶体时,利用原子等径刚性球模型,以相切两刚性球的中心距的一半作为原子半径,并根据X射线测定的点阵常数可计算出原子半径。但原子半径并非固定不变,除与温度、压力等外界条件有关外,还受结合键、配位数以及外层电子结构等因素的影响。 1 、温度与压力的影响1 、温度与压力的影响 一般给出的原子半径都是在常温常压下的数据。当温度改变时,由于原子热振动及晶体内点阵缺陷平衡温度的变化,都会使原子间距产生变化,因而影响到原子半径的大小。 此外,晶体中的原子并非刚性接触,由于原子间存在一定的可压缩性,故当压力改变时也会引起原子半径的变化。2 、结合键的影响2 、结合键的影响 晶体中原子间的平衡距离与结合键的类型及其键合的强弱有关。离子键与共价键是较强的结合键,故原子间据相应较小;而范德瓦尔斯键键能最小,因此原子间距最大。3 、配位数的影响3 、配位数的影响 晶体中原子排列的密集程度与原子半径密切相关。格尔德斯密特根据原子半径随晶体中原子配位数的降低而减小的经验规律,把配位数为12的密排晶体的原子半径作为1,对不同配位数时原子半径的相对值见下表。4 、原子核外电子结构的影响4 、原子核外电子结构的影响 见元素周期表。
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