1.5.1晶體中原子堆垛方式1.5.2晶體結構中的間隙1.5.3同素異構現象1.5.4原子半徑1.5.5其它晶體結構1.5.6晶體的極射投影簡介2/6/202311.5.1晶體中原子的堆垛方式等徑球在平面上最緊密堆垛方式A層原子緊密排列，第二層可排B與C位置，但不可同時排B與C位置2/6/20232A層原子緊密排列，第二層可排B與C位置，但不可同時排B與C位置ABCCBBBBCCCCCBBBAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAACCBAA（111）面原子排列平面示意圖[110]BBBFCC結構原子堆垛示意圖2/6/20233面心立方密排面心立方：密排面為{111}ABCABCABC……2/6/20234面心立方2/6/20235密排六方密排密排面為（0001）ABABAB……2/6/20236PackingofthehcpcrystalPackingofthehcpcrystal(ABAB…)2/6/20237ABABCATOMICPACKING2/6/20238

體心立方堆垛密排面為（110）ABABAB….2/6/20239BBBBBBAAAAAAAAAAAAAAAAABBBBAAAAAA[111]（110）面原子平面排列示意圖BBBBBB體心立方堆垛密排面為（110），不是最密排結構。ABABAB2/6/2023101.5.2晶體結構中的間隙從晶體中原子排列的剛球模型和對致密度可以看出，金屬晶體中存在間隙分為四面體間隙和八面體間隙2/6/202311Interstitials

2/6/202312Interstitials2/6/202313Interstitials2/6/202314棱邊長位于立方體正中心和每個棱邊中心面心立方八面體間隙數目=1+12×1/4=4設原子半徑為rA，間隙中能容納的最大圓球半徑rBrB/rA=0.4142/6/202315位于由一個頂角原子和三個面中心原子連接成的正四面體中心面心立方四面體間隙數目為8rB/rA=0.2252/6/202316密排六方八面體間隙與面心立方結構的八面體和四面體間隙形狀完全相似八面體間隙位置不同rB/rA=0.4142/6/202317密排六方四面體間隙四面體間隙rB/rA=0.2252/6/202318位于立方體每個面中心和每根棱中間體心立方八面體間隙數目為6<100><110>rB/rA=0.15rB/rA=0.6332/6/202319位于兩個體心原子和兩個頂角原子所組成的四面體中心體心立方四面體間隙數目為12rB/rA=0.292/6/202320晶體結構中的間隙2/6/2023211.5.3同素異晶性（多型性）當外界條件（溫度、壓力）改變時，元素的晶體結構可以發生轉變，這種性能稱作同素異晶性，或稱多型性錫在溫度低于18℃時為金剛石結構的α-Sn，也稱為灰錫這種轉變則稱為同素異晶轉變或多型性轉變轉變的產物叫同素異晶體碳具有六方結構和金剛石結構兩種晶型錫在溫度高于18℃時為正方結構的β-Sn，也稱為白錫2/6/202322同素異構轉變晶體結構改變，金屬的性能如體積、強度、塑性、磁性、導電性等往往要發生突變鋼鐵材料和鈦合金等許多其他的金屬材料能夠通過熱處理來改變性能，原因之一就是因為它們具有晶型轉變如純鐵加熱時候的膨脹曲線2/6/202323Fe的同素異構轉變912℃以下為體心立方結構，α-Fe912~1,394℃之間為面心立方結構，γ-Fe溫度超過1,394℃時，又變為體心立方結構，稱為δ-Fe在150KPa高壓下鐵還可以具有密排六方結構，稱為ε-Fe2/6/202324同素異構轉變與金屬中的多晶型類似，在聚合物中存在非常多的異構體，并使異構體熔點和沸點等都不相同丙醇的異構體

a-正丙醇；b-異丙醇，它們成分相同，結構不同2/6/202325碳的同素異構石墨結構金剛石結構2/6/2023261.5.4原子大小原子半徑：最近鄰的兩個原子中心之間的距離的一半表征原子大小通常采用兩種量度方法：原子半徑和結構原子體積bccfcchcpc/a=1.633c/a≠1.6332/6/202327影響原子半徑因素一般情況下都是指常溫、常壓下的數據1.溫度與壓力的影響溫度改變時由于原子熱振動及晶體內點陣缺陷平衡濃度的變化，使原子間距產生改變，影響到原子半徑的大小室溫下Ag的原子半徑為0.144429nm原子并非剛性接觸，存在一定可壓縮性，壓力改變也會引起原子半徑的變化溫度升高1℃時則變為0.144432nm2/6/202328影響原子半徑因素晶體中原子的平均間距與結合鍵類型及鍵合的強弱有關2．結合鍵的影響離子鍵與共價鍵是較強的結合鍵，原子間距相應較小范德瓦爾斯鍵的鍵能最小，因此原子間距最大同一金屬晶體分別以金屬鍵和離子鍵結合時，原子半徑與離子半徑有很大的差異如Fe原子的原子半徑為0.124nm，而Fe2+和Fe3+的離子半徑分別為0.083nm和0.067nm堿金屬與過渡族金屬相比，由于結合鍵較弱，因此堿金屬的原子半徑比離子半徑大得多2/6/202329影響原子半徑因素原子排列密集程度與原子半徑密切相關3．配位數的影響把配位數為12的密排晶體的原子半徑作為1，對不同配位數時原子半徑的相對值原子半徑隨晶體中原子配位數的減少而減少2/6/202330金屬配位數影響原子半徑從高配位數結構向低配位數結構發生同素異構轉變由面心立方結構的γ-鐵轉變為體心立方結構的α-鐵致密度的減少，晶體體積的膨脹原子半徑產生收縮，減少轉變時的體積變化以維持其最低的能量狀態致密度從0.74降到0.68，原子半徑不變應產生9%體積膨脹實際測出的體積膨脹只有0.8%2/6/202331影響原子半徑因素各個元素的原子半徑隨原子序數的遞增而呈現周期性變化的特點原子核外層電子結構的影響2/6/202332原子核外層電子結構影響原子半徑每一周期從第1周期到第5周期鑭族收縮開始隨著原子序數增加，原子核外層電子數目增加（電子殼層數目不變），電子殼層逐漸被電子填滿，原子半徑逐漸減少原子半徑達到最小值之后，原子半徑又隨著原子序數的增加而增加每個周期內原子半徑的最大值和最小值隨著周期數的增加而提高第6周期鑭系元素的原子半徑基本不變稀土族以后的元素，自鉿到金的原子半徑幾乎和上一周期相應元素的原子半徑相等的現象2/6/202333結構原子體積設a