无机材料科学基础-2.2元素晶体的常见晶体结构2.pptVIP

根据多晶转变的方向，可分为： 可逆转变（双向转变） ： 当温度高于或低于转变点时，两种变体可以反复瞬时转变，位移性转变都属于可逆转变。 不可逆转变（单向转变） ： 指转变温度下，一种变体可以转变为另一种变体，而反向转变却几乎不可能，少数重建性转变属于不可逆转变。 作业 1. 材料根据组成不同可分为哪几类？传统的无机非金属材料可分为哪几大类，其结构和性能具有什么特点？ 2. 材料研究的四要素是什么？其相互间的关系如何？ 3. 无机材料的键合方式有哪几种？其特点分别是什么？ P14,1.2; P70, 2.1,2.3, 2.4, 2.6 不论等大球最紧密堆积方式如何，球体之间都存在25.95%的空隙。有两种类型： （1）四面体空隙：由四个球围成，此四个球的中心联线为四面体，故此种空隙称为四面体空隙。 （2）八面体空隙：由六个球围成，此六个球的中心联线为八面体，故此种空隙称为八面体空隙。 四面体空隙 八面体空隙 5.晶体结构中的间隙 刚球模型八面体间隙 刚球模型四面体间隙 演示：四面体空隙 演示：八面体空隙 四面体间隙：位于由一个顶角原子和三个面中心原子连接成的正四面体中心，数目为8。 rB / rA =0.225 八面体间隙：位置是立方体的正中心和每一个棱边中心，其数目为4. rB / rA = 0.414 四面体间隙：位于两个体心原子和两个顶角原子所组成的四面体中心，数目为12。 rB / rA = 0.29 八面体间隙：位于立方体每个面中心和每根棱中间，数目为6。 rB / rA = 0.15 与面心立方结构相比，这两种结构的八面体和四面体的形状完全相似，但位置不同 四面体间隙 rB /rA = 0.225 八面体间隙 rB / rA = 0.414 空隙分布特点： （1）每个球体周围有8个四面体空隙和6个八面体空隙。 （2）n个等径球最紧密堆积时，整个系统四面体空隙数为2n个，八面体空隙数为n个，四面体和八面体空隙比例为2:1。 每一个球体周围有8个四面体间隙 上下各四个，但是属于此球体的 四面体空隙数目： 1/4×8＝2个 每一个球体周围有6个八面体间隙 上下各三个，但是属于此球体的 八面体空隙数目： 1/6×6＝1个 三种典型晶体中的间隙 晶体 结构 间 隙 类 型 间隙 数目 间隙大小 （rB/rA) Fcc 四面体 八面体 8 4 0.225 0.414 Bcc 四面体 八面体 12 6 0.219 0.154?100? 0.633 ?110? hcp 四面体 八面体 12 6 0.225 0.414 堆积方式 晶胞类型 空间利用率 配位数 实例 立方最 密堆积 金属晶体典型晶体结构小结 简单立方堆积 体心立方密堆积 六方最密堆积 面心立方 六方 体心立方 简单立方 74% 74% 68% 52％ 12 12 8 6 Cu、Ag、Au Mg、Zn、Ti Na、K、Fe Po 表2.5 三种典型金属结构的晶体学特点 二、典型非金属单质晶体结构 非金属单质晶体 非金属单质的晶体结构包括分子晶体和共价晶体（原子晶体）。 在原子晶体中，每个原子都以共用电子对的方式形成共价键。共价键具有方向性和饱和性，因而晶格中原子的排列方式主要受键的取向控制，一般不能形成最紧密堆积结构，CN较低（≤4）。 物理性质：由于共价键是强键，所以原子晶体有较高的硬度和熔点，不导电等。 金刚石晶体 碳的配位四面体 金刚石的晶体结构 1. 惰性气体元素的晶体 惰性气体在低温下形成的晶体为A1（面心立方）型或A3（六方密堆）型结构。由于惰性气体原子外层为满电子构型，它们之间并不形成化学键，低温时形成的晶体是靠微弱的没有方向性的范德华力直接凝聚成最紧密堆积的A1型或A3型分子晶体。 2.其它非金属元素单质的晶体结构 —休谟-偌瑟瑞（Hume-Rothery）规则 如果某非金属元素的原子能以单键与其它原子共价结合形成单质晶体，则每个原子周围共价单键的数目为8减去元素所在周期表的族数（N），即共价单键数目为8-N，亦称为8-N规则。 对于第VII族元素，每个原子周围共价单键个数为8-7=1，因此，其晶体结构是两个原子先以单键共价结合成双原子分子，双原子分子之间再通过范德华力结合形成分子晶体，如图A 。 图A 非金属元素单质晶体--第VII族元素 对于第VI族元素，单键个数为8-6=2，故其结构是共