沈阳建筑大学：《材料物理化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 晶体化学基础

第一章 晶体化学基础 第一节晶体结构的键合 金属键 化学键共价鍵 离子键 分子间键(或范德华力)

第一章 晶体化学基础 第一节 晶体结构的键合 化学键 金属键 共价键 离子键 分子间键（或范德华力）

第二节球体的紧密堆积原理 、最紧密堆积原理 晶体中各离子间的相互结合,可以看 作是球体的堆积。按照晶体中质点的结合 应遵循势能最低的原则,从球体堆积的几 何角度来看,球体堆积的密度越大,系统 的势能越低,晶体越稳定。此即球体最紧 密堆积原理

n 晶体中各离子间的相互结合，可以看 作是球体的堆积。按照晶体中质点的结合 应遵循势能最低的原则，从球体堆积的几 何角度来看，球体堆积的密度越大，系统 的势能越低，晶体越稳定。此即球体最紧 密堆积原理。 第二节 球体的紧密堆积原理 一、最紧密堆积原理

第二节球体的紧密堆积原理 二、最紧密堆积的方式 根据质点大小的不同,球体最紧密 堆积方式分为: 口等径球体紧密堆积:晶体由一种元素 构成,如Cu、Ag、Au等单质。 不等径球体紧密堆积:晶体由两种以 上的元素构成,如NaCl、Mg0等化合物

根据质点大小的不同，球体最紧密 堆积方式分为： q 等径球体紧密堆积：晶体由一种元素 构成，如Cu、Ag、Au等单质。 q 不等径球体紧密堆积：晶体由两种以 上的元素构成，如NaCl、MgO等化合物。 第二节 球体的紧密堆积原理 二、最紧密堆积的方式

第二节球体的紧密堆积原理 (-)等径球体的紧密堆积 等径球体最紧密堆积时,在平面上每个球与6个球相接 触,形成第1层(球心位置标记为A),如图1-1所示。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0),这两种空隙相间 分布。 单层和第二层

q 等径球体最紧密堆积时，在平面上每个球与6个球相接 触，形成第1层（球心位置标记为A），如图1-1所示。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。 q 单层和第二层 第二节 球体的紧密堆积原理 （一）等径球体的紧密堆积

NNNN个 A A A NNNA 个N ▲B C 图11球体在平面上的最紧密堆积

图1-1 球体在平面上的最紧密堆积

第二节球体的紧密堆积原理 (一)等径球体紧密堆积 六方紧密堆积: ABABAB ■面心立方紧密堆积: ABCABCABC. 四面体空隙、八面体空隙 ■空隙率为2595% ■n个球体作紧密堆积,必定有n个八面体空 隙、2n个四面体空隙

n 六方紧密堆积：ABABAB…... n 面心立方紧密堆积：ABCABCABC…… n 四面体空隙、八面体空隙 n 空隙率为25.95% n n个球体作紧密堆积，必定有n个八面体空 隙、2n个四面体空隙。 第二节 球体的紧密堆积原理 （一）等径球体紧密堆积

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,见 图12(a) 另一种堆积方式是按照 ABCABC…0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(11) 晶面,见图1-2(b) 两种最紧密堆积中,每个球体周围同种球体的个数均为 12

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，见 图1-2 （a） 。 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，见图1-2（b）。 两种最紧密堆积中，每个球体周围同种球体的个数均为 12

(a)面心立方密堆积 (b)密排六方密堆积 图12(a) ABCABC.层序堆积(b)ABAB.…,的层序堆积 面心立方紧密堆积 六方紧密堆积

图1-2 (a)ABCABC…层序堆积 —面心立方紧密堆积 (b)ABAB……的层序堆积 —六方紧密堆积

两种三层堆叠方式 ABA:第三层位于第一层正上方ABC:第三层位于一二层间隙

两种三层堆叠方式 ABA: 第三层位于第一层正上方 ABC: 第三层位于一二层间隙

最紧密堆积的空隙: 由于球体之间是刚性点接触堆积,最紧 密堆积中仍然有空隙存在。从形状上看,空 隙有两种:一种是四面体空隙,由4个球体 所构成,球心连线构成一个正四面体;另 种是八面体空隙,由6个球体构成,球心连 线形成一个正八面体。 显然,由同种球组成的四面体空隙小于 八面体空隙

最紧密堆积的空隙： 由于球体之间是刚性点接触堆积，最紧 密堆积中仍然有空隙存在。从形状上看，空 隙有两种：一种是四面体空隙，由4个球体 所构成，球心连线构成一个正四面体；另一 种是八面体空隙，由6个球体构成，球心连 线形成一个正八面体。 显然，由同种球组成的四面体空隙小于 八面体空隙