3.3.2 金属晶体堆积理论基础 课件 -2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦金属晶体的原子堆积模型，涵盖理论基础、堆积原理、核心概念及二维、三维堆积方式，通过“思考与交流”从二维非密置层、密置层过渡到三维简单立方、体心立方等堆积，构建平面到空间的认知支架，衔接前后知识。 其亮点是结合空间利用率公式推导（如简单立方52%、体心立方68%计算）和问题驱动，体现科学思维的模型建构与证据推理，采用实例分析的学科教学方法。学生能提升微观结构分析能力，教师可借助结构化内容高效教学。

第二课时 金属晶体的原子堆积模型 第三节 金属晶体与离子晶体 金属晶体的原子堆积模型 1.理论基础 金属键( )方向性 没有 金属晶体看成是由直径相同的圆球在三维空间堆积而成。 ，每个金属原子中 的电子分布基本是球对称的 ，所以可把 组成晶体的金属原子在没有其它因素影响时，在空间的排列大都遵循紧密堆积原理。 2.堆积原理 这是因为金属键没有方向性，因 此趋向于使金属原子吸引更多的其它原子分布于周围 体系的能量，使晶体变得比较稳定。 ，并以紧密堆积方式降低 (1)紧密堆积 3.几个概念 (2)配位数 晶体中，与某个微粒紧密相邻的微粒数。 微粒之间的作用力使微粒间尽可能相互接近，使它们占有最小的空间。 指构成晶体的原子、离子或分子在整个 (3)空间利用率 球体积和 晶胞体积 空间利用率= 表示紧密堆积的程度 晶体空间中所占有的体积百分比。 x100% 空间利用率越大，原子紧密堆积的程度 ( ) 越大 4.二维堆积 I 型 II 型 配位数为： 配位数为： 密置层 非密置层 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 金属原子在二维空间上有( )种排列方式 4 6 平面 二 球对球 球对空 金属晶体可看成金属原子在三维空间中堆积而成。那么,非密置层在三维空间里堆积有几种方式？请比较不同方式堆积时金属晶体的配位数、原子的空间利用率、原子数的区别。 思考与交流 5.金属晶体中的原子在三维空间中的堆积 球对球堆积 (原子核在同一直线上的堆积) (1)非密置层的空间堆积 晶胞 ①简单立方堆积 为清晰起见， 使原子不相 接触 实际棱上的两个原 子( ) 相切 每个晶胞含原子数： 6 1 空间占有率： 配位数： 与画圈的原子紧邻的原子与其关系为: 上、下、左、右、前、后 晶胞中原子占据的位置为: 顶点 8x 1 8 每个晶胞含原子数： 6 1 空间占有率： 配位数： 实际棱上的两个原 子( ) 相切 球体积和 晶胞体积 空间利用率= x100% 设球的半径为r V球=4πr3/3 球体积和= 4πr3/3 晶胞体积= 棱长为( ) 2r (2r) 3 =8r 3 52% = 4πr3/3 8r 3 x100% 简单立方堆积空间利用率太低只有Po采取 这种堆积方式 简单立方堆积也称Po型 ②体心立方堆积 球对空 上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中 晶胞 为清晰起见，使原子不相接触 实际( ) 的原子相切 体对角线的三个 (也称钾型，典型代表物 有钠、钾、铁) 每个晶胞含原子数： 8 2 空间占有率： 配位数： 与画圈的原子紧邻的原子与其关系为: 该晶胞的8个顶点 晶胞中原子占据的位置为: 顶点、体心 8x 1 8 1 每个晶胞含原子数： 8 2 空间占有率： 配位数： 球体积和 晶胞体积 空间利用率= x100% 设球的半径为r V球=4πr3/3 球体积和= 8πr3/3 实际( ) 的原子相切 体对角线的三个 体对角线长= 4r 设棱长为a 体对角线长= a r= 4 a 每个晶胞含原子数： 8 2 空间占有率： 配位数： 68% 球体积和 晶胞体积 空间利用率= x100% 球体积和= 3 8π 4 a 晶胞体积= a 3 ( ) 3 (2)密置层的空间堆积 1 2 3 4 5 6 第二层对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准( )位。 1 2 3 4 5 6 (或对准 2，4，6 位， 其情形是一样的) A B 1，3，5 对第一、二层来说，第三层可以有几种最紧密的堆积方式? a.第三层的球对准( ) 前视图 A A A 每( )层形成一个周期 B B 即ABAB ... 堆积方式， 两 第一层的球 形成六方紧密堆积。 前视图 配位数: 12 同层有( ) 上层有( ) 下层有( ) 晶胞 6 3 3 ①六方最密堆积 (ABABAB...) 镁型(Zn、Ti等) 每层的原子均( ) 相切 晶胞 空间占有率: 74% 每个晶胞含原子数: 6 晶胞中原子所处位置: 顶点、上下面心、内部 12x 6 1 2x 2 1 3 b.第三层球心对准第1层的2,4,6位(心对空) 1 2 3 4 5 6 不同于AB两层的位置 记为C层 C 第四层再排 A，再排B，再排C... 三 形成( )层一个周期 前视图 A B C A B C A 前视图 ②面心立方最密堆积 (ABCABCABC...) 铜型(Zn、Ag、Au等) 配位数: 12 画红圈的原子被( )个立方体共有 8 3x8=24 24/2 该晶胞中与画红圈原子最接近且等距的原子有( )个 3 画黑圈的原子 被考虑( )次 2 每个晶胞含原子数: 4 晶胞中原子所处位置: 顶点、面心 8x 8 1 6x 2 1 球体积和 晶胞体积 空间利用率= x100% 空间占有率: 74% 面对角线上的 原子相切 球体积和= 设球的半径为r V球=4πr3/3 16πr3/3 设棱长为a 每个晶胞含原子数: 4 面对角线长= 4r 面对角线长= =4r r= 4 球体积和= 3 16π 4 ( ) 3 晶胞体积= a 3 D 下列有关金属晶体的说法中不正确的是( ) A．金属晶体是一种“巨分子” B．“电子气”为所有原子所共有 C．简单立方堆积的空间利用率最低 D．体心立方堆积的空间利用率最高 D: 空间利用率最高的是： 面心立方最密堆积和六方最密堆积 练一练 $