金属晶体是构成金属物质的基本结构,其独特的原子堆积方式赋予了金属优异的物理性质。本文将详细介绍金属晶体的四种基本堆积模型,并辅以图解进行全解析。
1. 金属键与金属晶体
金属键是金属原子间的一种特殊化学键,由金属原子脱落下的价电子形成遍布整块晶体的“电子海”,这些电子被所有原子所共用,从而将所有金属原子维系在一起。金属晶体由金属原子以特定的方式堆积而成,这种堆积方式决定了金属的物理性质。
2. 金属晶体的原子堆积模型
金属晶体的原子堆积模型主要分为以下四种:
2.1 简单立方堆积
简单立方堆积(Po)是最简单的一种堆积方式,相邻非密置层原子的原子核在同一直线上。其空间利用率为52%,晶胞构成为一个立方体,含有一个原子。
2.2 体心立方堆积
体心立方堆积(IA,VB,VIB)由简单立方堆积发展而来,其晶胞构成为一个立方体,含有一个原子在顶点,一个原子在体心。其空间利用率为68%,属于非密置层堆积,配位数为8。
2.3 六方最密堆积
六方最密堆积(Mg、Zn、Ti)由密置层堆积而成,其晶胞构成为一个六角棱柱,含有一个原子在顶点,一个原子在体心,一个原子在棱上。其空间利用率为74%,配位数为12。
2.4 面心立方最密堆积
面心立方最密堆积(Cu、Ag、Au、Pt、Pd、Ca、Al)由密置层堆积而成,其晶胞构成为一个立方体,含有一个原子在顶点,一个原子在每个面的中心。其空间利用率为74%,配位数为12。
3. 总结
金属晶体的四种基本堆积模型分别为简单立方堆积、体心立方堆积、六方最密堆积和面心立方最密堆积。这些堆积模型决定了金属的物理性质,如硬度、熔点、导电性等。通过图解,我们可以更直观地了解这些堆积模型的结构和特点。