高, 硬度大.如 W和Re, m.p. 达 3500K， K 和 Na 单电子少, 金属键弱, 熔点低, 硬度小.
金属能带理论中, 成键的实质是, 电子填充 在低能量的能级中, 使晶体的能量低于金属原子 单独存在时的能量总和.
2. 金属晶体的堆积模型
金属原子堆积在一起，形成金属晶体。金 属原子最外层价电子脱离核的束缚，在 晶体中自由运动，形成“自由电子”， 留下的金属正离子都是满壳层电子结构， 电子云呈球状分布，所以在金属结构模 型中，人们把金属正离子近似为等径圆 球。
面心立方紧密堆积, 配位数12, 空间利用率74% 六方紧密堆积: 配位数12,空间利用率74% 体心立方紧密堆积: 配位数8, 空间利用率68%
金属元素中具有面心立方，密集六
方和体心立方三种典型结构的金属占了 绝 大 多 数 ， 如 表 3-33 所 示 。 许 多 金 属 中 存在多种结构转变现象，这说明三种结 构之间能量差异不大。
点阵是一组无限的点，点阵中每个点都
具有完全相同的周围环境。在平移的对 称操作下，（连结点阵中任意两点的矢 量，按此矢量平移），所有点都能复原， 满足以上条件的一组点称为点阵。
平移——点阵：
平移是晶体结构中最基本的对称操作，可用T 来表示 Tmnp＝ma＋nb＋pc m，n，p为任意整数 即一个平移矢量Tmnp作用在晶体三维点阵上， 使点阵点在a方向平移m单位，b方向平移n单 位，c方向平移p单位后，点阵结构仍能复原。
3.4 金属晶体
1. 金属键
金属键的形象说法: “失去电子的金属 离子浸在自由电子的海洋中”. 金属离子 通过吸引自由电子联系在一起, 形成金属 晶体. 这就是金属键.
金属键无方向性, 饱和性。金属键的 强弱和自由电子的多少有关, 也和离子半 径、电子层结构等其它许多因素有关, 很 复杂. 金属键的强弱可以用金属原子化热 等来衡量. 金属原子化热是指 1mol 金属 变成气态原子所需要的热量. 金属原子化 热数值小时, 其熔点低, 质地软; 反之, 则 熔点高, 硬度大.
我们研究的晶体含有各种原子、分子， 它们按某种规律排列成基本结构单元， 我们可按结构基元抽象为点阵点。
3-2 晶 胞
1. 晶胞基本特征
晶体中最有代表性的重复单位。
晶胞有二个要素：一是晶胞的大小、型式，另 一是晶胞的内容。晶胞的大小、型式由a、b、 c三个晶轴及它们间的夹角α.β.γ所确定。晶胞 的内容由组成晶胞的原子或分子及它们在晶胞 中的位置所决定。图7-7 为CsCl的晶体结构。 Cl与Cs的1:1存在。
胞的棱心位置的原子，则 为4个晶胞共有，计数为 1/4个。
2 .布拉维系----七大晶系
立方
边长: a=b=c 夹角: = = =900 实例: Cu , NaCl
边长:a=bc 夹角: = = =900 实例: Sn, SnCl2
四方
正交
边长:a bc 夹角: = = =900 实例: I2 HgCl2
1）自由电子模型
简单金属的自由电子模型是个很简单的模型， 价电子完全公有，构成金属中导电的自由电子， 原子实与价电子间的相互作用完全忽略，自由 电子之间也是毫无相互作用的理想气体。为了 保持金属电中性，可设想原子实带正电分布于 整个体积中，和自由电子的负电荷正好中和。
2）能带理论
过渡金属电子结构特点：
2）离子半径的影响 半径大, 导致离子间距大, 所以 作用力小; 相反, 半径小, 则作用力大
离子半径概念 将离子晶体中的离子看成是相切的球体, 正负 离子的核间距 d 是r+ 和r- 之和
离子半径的变化规律
1.同主族, 从上到下, 电子层增加, 具有相同电荷数的离子 半径增加.
2.同周期: 主族元素, 从左至右 离子电荷数升高, 最高价离 子, 半径减小.
3-5 离子晶体 1、离子键和离子晶体的性质 离子键与离子型化合物。
(1)离子键的形成 Na (3s1) - e
Na+ (2s22p6)
Cl(3s23p5) +e
Cl- (3s23p6)
NaCl
正负离子彼此吸引，离子间距达平衡，总势能降低。
正负离子由库仑力（静电力）相互结合在一
起，这种化学键称离子键，库仑力与正负离子电 荷成正比，与正负离子间距成反比。
上图 是金刚石的晶胞。金
刚石也是一个a=b=c， α=β=γ＝90º的立方晶胞， 晶胞除了顶点8×1/8=1个C 原子外，每个面心位置各 有1个C原子，由于面心位 置C原子为2个晶胞共有。 故6×1/2=3个C原子，除此 晶胞内部还有4个C原子， 所以金刚石晶胞共有1＋3 ＋4＝8个C原子。 对于晶
等径圆球平铺成最密的一层只有一种形
式，即每个球都和六个球相切，如右图，
第二层球堆上去，为了保持最密堆积， 应放在第一层的空隙上。每个球周围有6 个空隙，只可能有3个空隙被第二层球占 用，第三层球有2种放法，第一种是每个 球正对第一层：若第一层为A，第二层为 B，以后的堆积按ABAB……重复下去， 这样形成的堆积称六方最密堆积。
第三章 晶体结构
主要内容
1.晶体 2.晶胞 3.点阵晶系 4.金属晶体 5.离子晶体 6.分子晶体与原子晶体
重难点
晶胞的概念；原子坐标以及体心 平移、面心平移、底心平移；晶 体结构模型；
教学方法
3-1 晶 体
1、 晶体的宏观特征 远古时期,人类从宝石开始认识晶体。红宝石、 蓝宝石、祖母绿等晶体以其晶莹剔透的外观， 棱角分明的形状和艳丽的色彩，震憾人们的感 官。名贵的宝石镶嵌在帝王的王冠上，成为权 力与财富的象征，而现代人类合成出来晶体， 如L动iN超 着b导 人O3晶 类、体 的磁现Y学B代晶aC化体uO进N、d程F光e。B学等晶高体科B技aB产2O品4、，则推
式5
14 种 布 拉 维 点 阵 型
三方: Rhombohedral
边长: a=b=c 夹角: = = 900 实例: Bi, Al2O3
根据晶体是否有“心”, 七大晶系又分为14种晶 格
P:不带心
R:斜方,
I: 体心
H:六方
C: 底心
F:面心
3-3 点阵·晶系（选学）
1.点阵与阵点 2.点阵单位 3.点阵形式 4.晶系
2、离子键
(1) Байду номын сангаас子键的形成条件
元素的电负性差要比较大 X > 1.7, 发生电子转移, 形成离子键; X < 1.7, 不发生电子转移, 形成共价键. 但离子键和共价键之间, 并非严格截然可以区 分的. 可将离子键视为极性共价键的一个极端, 而另一极端为非极性共价键。
(2)离子键的本质（特征） 离子键的特征是：A. 作用力的实质是静电引力
（d）随周期数增长，例如 径向节面增加，d电子径向分布增 大，愈来愈不稳定。
理论要点
（a）电子是离域的 所有电子属于金属晶体, 或说为整个金属
大分子所共有, 不再属于哪个原子. 我们称电子 是离域的. （b） 组成金属能带
理论内容 金属晶体中的电子处在带正电的原子
实组成的周期性势场中运动,它将整块金属当作 一个巨大的超分子体系，晶体中N个原子的每一 种能量相等的原子轨道，通过线性组合，得到N 个分子轨道。它是扩展到整块金属的离域轨道. 分子轨道各能级间隔极小，形成一个能带。每个 能带在固定的能量范围，内层原子轨道形成的能 带较窄，外层原子轨道形成的能带较宽，各个能 带按能级高低排列起来，成为能带结构，图是 导体与绝缘体的能带示意图。
B.既无方向性又没有饱和性
(3)离子键的离子性百分数
•由于离子型化合物中的离子并不是刚性电荷，正负离 子原子轨道也有部分重叠。
•离子化合物中离子键的成份取决于元素的电负性差值， 差值大，离子性越大。
影响离子键强度的因素
1) 离子电荷数的影响 A.离子电荷 B.离子构型 8e, (9—17)e, 18e,(18+2)e
金属可以吸收波长范围极广的光, 并 重新反射出, 故金属晶体不透明, 且有金属 光泽. 在外电压的作用下, 自由电子可以定 向移动, 故有导电性. 受热时通过自由电子 的碰撞及其与金属离子之间的碰撞, 传递能 量. 故金属是热的良导体。
金属受外力发生变形时, 金属键不被 破坏, 故金属有很好的延展性. 与离子晶体 的情况相反
Na原子的电子组态为1S22S22P63S1，1S,2S,2P电 子正好填满，形成满带，3s轨道形成的能带只填 一半，形成导带。Mg原子的3s 轨道虽已填满， 但它与3p轨道的能带重叠。从3s3p 总体来看， 也是导带。能带的范围是允许电子存在的区域， 而能带间的间隔，是电子不能存在的区域，叫禁 带。金属在外电场作用下能导电。导带中的电子， 受外电场作用，能量分布和运动状态发生变化， 因而导电。满带中电子已填满，能量分布固定， 没有改变的可能，不能导电，空带中没有电子， 也不能导电。若空带与满带重叠，也可形成导带。
若CS+Cl－取一点阵点，我 们可将点阵点取Cl－的位 置。根据Cl－的排列，我 们可取出一个a=b=c， α=β=γ＝90º的立方晶胞， 其中8个Cl原子位于晶胞顶 点，但每个顶点实际为8个 晶胞共有，所以晶胞中含 8×1/8=1个Cl原子。Cs原 子位于晶胞中心。晶胞中 只有1个点阵点。故为素晶 胞。图为8个CsCl晶胞。右 上角为一个单胞。
（a）与(n+1)s 电子相比，nd 电子轨道分布范围较小，节 点数目少，随径向距离衰减快，使d电子径向分布极大值 出现在吸引势很强的区域，因而d电子是相对稳定的。
（b）在原子核附近，d电子分布函数作抛物线式增长，对核 电荷屏蔽不足，导致周期数增长时，sp电子数保持恒定， d壳层电子逐步填充。
（c）同一周期，从Ti 到Ni，核与电子作用愈来愈强，使d 层愈加稳定，原子半径也愈小。
关键是第三层, 对第一、二层来说, 可以有两 种最紧密的堆积方式: 第一种是将球对准第 一层的球, 于是每两层形成一个周期，即 ABAB 堆积方式，形成六方紧密堆积, 配位 数 12 (同层 6, 上下各 3)。