7第六章晶体的典型结构类型.ppt

上一章部分作业 1、硅氧四面体[SiO4]共顶角相连是稳定的，但铝氧四面体[AlO4]共顶角相连却不稳定，试用鲍林规则说明之。 2、具体说明晶体化学键类型与其配位数大小之间的关系。 3、用不等大球体的紧密堆积原理说明氯化钠晶体的结构方式。 4、说明离子极化对卤化银晶体结构的影响。 第 六 章 矿物晶体典型结构类型 目录 第一节 结构的表征 第二节 结构类型 金刚石、石墨、石盐、氯化铯、萤石、闪锌矿、刚玉、石英 1、结构的表征 与晶体结构有关的因素有： 晶体化学组成，晶体中质点的相对大小，极化性能。 并非所有化学组成不同的晶体，都有不同的结构，化学组成不同的晶体，可以有相同的结构类型。 而同一种化学组成，也可以出现不同的结构类型。 球体紧密堆积法 对于金属晶体和一些简单的离子晶体有用。 如氯化钠的晶体结构： Cl－离子按立方紧密堆积，Na+处于全部的八面体空隙中。 配位多面体及其连接法 对结构比较复杂的晶体，用这种方法。如对于硅酸盐的晶体结构常用。 而对于简单的晶体就不一定好用，如氯化钠的晶体结构： Na+离子的配位数是6，构成Na-Cl八面体，NaCl结构就是由Na-Cl八面体以共棱方式相连而成的。 课下练习 请用坐标法标出金刚石结构中所有碳原子的位置。 查资料，画出立方氮化硼具体的晶体结构。 总结超硬材料晶体结构特征。 可制作高温坩锅，发热体和电极，机械工业上可做润滑剂等，是多用途的材料。 同结构晶体：人工合成的六方氮化硼（HBN）等 。 NaCl晶体的结构 思考题 在氯化钠晶体结构中有多少八面体空隙、多少四面体空隙？如何计算？ 氯化铯型结构 晶体化学：CsCl 晶体结构：立方晶系，a＝0.411nm Z＝1 空间格子：CsCl是原始格子 配位数： CN＋＝CN－＝4；极性共价键， 配位型共价晶体。 配位多面体：〔ZnS4〕四面体，在空间以 共顶方式相连接 属于闪锌矿型结构晶体有： β－SiC；GaAs；AlP；InSb等。 晶胞组成： Ca2＋ ＝8×1/8＋6×1/2=4； F－ ＝4＋4＝8 性质：八面体空隙全部空着—负离子扩散 属于萤石结构的晶体有： BaF2；PbF2；CeO2；ThO2；UO2； 低温ZrO2（扭曲、变形） 石英型结构 晶体名称：石英 晶体化学：SiO2 石英（SiO2）的三个主要同质多象变体α－石英、α－鳞石英、α－方石英具有典型的架状结构，其[SiO4]四面体的连接方式如下： α—石英 属六方晶系，对称型L66L2，ao=0.501nm，co=0.547nm。 结构中各原子群形成螺旋状，每一螺旋状原子群在同一状态下旋转，按六次螺旋转轴旋转排列，即可得到右旋或左旋的α型石英晶体。 结构特征为：两个原来在垂向上彼此相连的硅氧四面体之间，相当于以共用氧的位置为对称中心（图中AB线段的中点位置）相互反伸，然后再此基础上，将Si－O－Si的键角由180°转变为150°其它的共用氧均以此为基础，在三维空间右旋或左旋相互连接，就组成了α—石英的晶体结构。 α—磷石英 属六方晶系，对称型L66L27PC。ao=0.503nm，co=0.822nm， 其晶格是由[SiO4]四面体构成六方环状网格，结构中六个硅氧四面体成六方环状连接，其中相间的三个顶端向上，另外三个向下。然后再与上下环中四面体的顶端相接，在三维空间组成无限延伸的环状骨架。 结构特点为： 两个在垂向上彼此相连的硅氧四面体之间，相当于以共用氧的水平位置为对称面（图中AB位置）互成镜像反映。 结构显示，由α—石英转变为α—磷石英，不但要改变Si－O－Si的键角和键长，而且还要重新调整硅氧之间的分布，即破坏原有的键，建立新的Si－O－Si，它们之间的转变一般比较困难，常需要持续几个昼夜，甚至几个星期之久。 α—方石英 属立方晶系，对称型3L44L36L29PC。ao=0.716nm。 晶体结构中硅离子在立方晶胞中成类似于金刚石的结构，氧离子位于每二个硅离子之间，硅离子位于四个氧离子之中组成硅氧四面体。 结构特点为：两个在垂向上彼此相连的硅氧四面体之间，相当于以共用氧的位置为对称中心（图中AB线段的中点位置）相互反伸。 从结构可以看出，α—石英到α—方石英的转变要比α—石英到α—磷石英的转变容易一些。 若以rA代表ABO3型结构中离子半径较大的A离子半径，rB代表离子半径较小的B离子半径。rO代