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第二章 理想晶体结构 第一节：常见典型结构类型 第二节：硅酸盐晶体结构 第三节：晶体结构缺陷 问题：影响晶体结构的主要因素有哪些？ 从第一章可知晶体是具有格子构造的固体，对称性是晶体的最本质的特征。但是晶体的外在表现形式又往往是不同的。 问题：化学组成一样，为什么结构形式具有多样性。比如石墨和碳黑是同素异形体，但是为什么石墨和碳黑的体积密度不相同。 晶体化学：研究晶体的结构与化学 组成及性质之间的学科 第一节:典型的离子晶体的结构 晶体的结构分析内容: 晶体所属的晶系 晶体中质点（原子或离子）的堆积方式及空间坐标 配位数、配位多面体及其连接方式 晶胞分子数 空隙填充情况 特定的晶体结构对晶体性能的影响 材料组成-结构-性能之间的相互关系 描述晶体结构的几种方法 1、坐标系法 给出单位晶胞中质点的坐标。 2、晶体紧密堆积方法 金属晶体一般按紧密堆积排列。离子晶体一般按阴离子密堆，阳离子填充空隙。 3、配位多面体及其连接方式描述晶体结构 对于复杂的晶体结构采用这种方法 本节介绍以下内容： 一、AX型结构， 二、AX2型结构， 三、A2X3型结构， 四、 ABO3型结构， 五、 AB2O4型（尖晶石，spinelle）结构， 一、AX型结构 AX型结构主要有CsCl，NaCl，ZnS，NiAs等物质。 特点：键性主要是离子键，其中CsCl，NaCl是典型的离子晶体，NaCl晶体是一种透红外材料；ZnS带有一定的共价键成分，是一种半导体材料；NiAs晶体的性质接近于金属。 大多数AX型化合物的结构类型符合正负离子半径比与配位数的定量关系。 少数化合物在r+/r-?0.732或r+/r-?0.414时仍属于NaCl型结构。如KF，LiF，LiBr，SrO，BaO等。 1.NaCl型结构 NaCl属于立方晶系，晶胞参数的关系是a=b=c＝0.563nm，?=?=?=90o，点群m3m，空间群Fm3m。 第一规则：r/R=0.095/0.181=0.5250.414,形成氯钠八面体[ClNa6]，Na+的配位数为6。 第二规则：1= ?Si= ?(1/6)×i，可得i=6，说明一个Cl-离子连接6个Na+，即连接6个八面体[NaCl6]。 第三规则：八面体之间共棱连接（共用两个顶点）。 第四规则：由于只有一种阳离子和阴离子，因此第四规则不用考虑。 第五规则：只可能形成一种配位多面体，没有其它方式。 NaCl晶胞图 八面体连接方式 特征及用途 NaCl型结构在三维方向上键力分布比较均匀，因此其结构无明显解理，破碎后其颗粒呈现多面体形状。 碱土金属氧化物和过渡金属的二价氧化物，化学式可写为MO，其中M2+为二价金属离子。结构中M2+离子和O2-离子分别占据NaCl中Na+和Cl-离子的位置。这些氧化物有很高的熔点，尤其是MgO（矿物名称方镁石），其熔点高达2800℃左右，晶格常数0.4201nm。是碱性耐火材料镁砖中的主要晶相。 也是镁质耐火材料的基本组成单元。 CaO :Ca2+半径大，需要更大的填充空隙，导致晶格常数变大，为0.480nm，因此结构疏松，不稳定，易于水化，所以在硅酸盐材料中应该尽量减少游离CaO的数量。 2.CsCl型结构 CsCl属于立方晶系，点群m3m，空间群Pm3m。 结构中正负离子作简单立方堆积，配位数均为8，晶胞”分子数“为1，键性为离子键。 CsCl晶体结构也可以看作正负离子各一套简单立方格子沿晶胞的体对角线位移1/2体对角线长度穿插而成。 CsCl晶胞图正副离子配位数：8：8坐标：Cl: 000Cs: ? ? ? 3.立方ZnS（闪锌矿，zincblende）型结构 立方晶系，点群43m，空间群F43m，其结构与金刚石结构相似。 第一规则：r/R=0.074/0.184=0.402，CN=4，形成[ZnS4]四面体。 第二规则： 2=?Si=2/4×i；i=4 第三规则：四面体共顶 第四，第五规则：? 结构中S2-离子作面心立方堆积，Zn2+离子交错地填充于8个小立方体的体心，即占据四面体空隙的1/2，正负离子的配位数均为4。一个晶胞中有4个ZnS“分子”。整个结构由Zn2+和S2-离子各一套面心立方格子沿体对角线方向位移1/4体对角线长度穿插而成。由于Zn2+离子具有18电子构型，S2-离子又易于变形，因此，Zn-S键带有相当程度的共价键性质。 闪锌矿结构 闪锌矿结构 同型晶体 常见闪锌矿型结构有Be，Cd，Hg等的硫化物，硒化物和碲化物以及CuCl及?-SiC等。 ?-SiC键力很强，熔点很高，硬度很大，热稳定性也很好，在陶瓷、耐火材料等领域具有非常重要的应用。 4.六方ZnS（纤锌矿，wur