第3章+陶瓷的晶体结构报告.ppt

还有一种反CaF2型结构，负离子位于面心立方结构的结点位置，正离子则占据所有的四面体间隙。 具有这种结构的氧化物有Li2O、Na2O、K2O等。 水晶（rock crystal），稀有矿物，宝石的一种，石英结晶体，在矿物学上属于石英族，主要化学成份是二氧化硅，化学式为SiO2。纯净时形成无色透明的晶体，当含微量元素Al、Fe等时呈紫色、黄色、茶色等，经辐照微量元素形成不同类型的色心，产生不同的颜色，如紫色、黄色、茶色、粉色等。含伴生包裹体矿物的被称之为包裹体水晶，如发晶、绿幽灵等，内包物为金红石、电气石、阳起石、云母、绿泥石等。全球最大最完美无瑕的一颗刻面紫水晶，尺寸：71.5mm×58.5mm×46.3mm，切割成刻面大水滴形状。重量1030克拉，产地斯里兰卡，深紫色带粉色调，颜色饱和浓艳。切割打磨比例标准，内部极为纯净。该宝石由中国硅藻泥发明人，国际著名宝石设计切割大师，宝石收藏家徐廉福先生亲自设计打磨。目前珍藏在中国青岛泉佳美硅藻泥宝石展览馆。这颗宝石是目前为止全世界最大最完美的刻面紫水晶，也是世间罕见水晶精品中的精品 。 * * 第3章 陶瓷的晶体结构 离子(陶瓷)晶体中正、负离子的堆积方式 简单氧化物的晶体结构 比较复杂氧化物的晶体结构 硅酸盐的晶体结构 二氧化硅的晶体结构 主要内容 §3.1 离子(陶瓷)晶体中正、负离子的堆积方式 陶瓷材料属于无机非金属材料，由金属元素与非金属元素通过主要是离子键或兼有离子键和共价键的方式结合起来。 1. 正、负离子的电荷大小 2. 正、负离子的相对大小 典型的离子化合物应该是强正电性元素（如金属）和强负电元素（如氧、硫、卤素元素等）形成的化合物。 正、负离子的堆积方式取决于以下两个因素： 配位数：一个正离子周围的最邻近的负离子数。 一个最稳定的结构应当有尽可能大的配位数，配位数取决于正、负离子半径的比值。 离子晶体中稳定和 不稳定的配位图形 不稳定 稳定 可以看出，当负离子半径大于某一临界值后，中心的正离子就不能与其周围的负离子相切，只有当rC/rA等于或大于某一(最小)临界值，某一给定配位数的结构是稳定的。 陶瓷材料中最常见的配位数为8、6、4。 当正离子与其周围的负离子相切，且这些负离子也相切时的正、负离子半径比值即为(最小)临界比值。 §3.2 简单氧化物的晶体结构 简单氧化物的晶体结构有:NaCl型、CaF2型(包括反CaF2型)、闪锌矿型、纤维锌矿型等。 (1) NaCl型结构 结构描述： 离子晶体，面心立方，a＝0.563nm Na+ 离子的配位数CN+＝Cl—CN-＝6 --- Cl—离子按立方最紧密堆积方式堆积，Na+离子充填于八面体空隙。 --- NaCl结构是由Na-- Cl八面体以共棱的方式相连而成。 NaCl 晶体结构 --- Na+ 离子位于面心格子的结点位置上， Cl—也位于另一套相同的格子上，两格子于相距1/2晶棱的位移。 CaF2：立方晶系，a＝0.545nm，Z＝4 (2)萤石型结构 空间格子：简单立方体，Ca2＋位于立方面心结点，F－位于立方体中心，即Ca2＋按立方紧密堆积，F－充填于全部四面体空隙。 配位数： CN＋＝8；CN－＝4，〔CaF8〕之间以共棱形式连接 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—空洞—负离子扩散 属于萤石结构晶体：BaF2；PbF2；CeO2；ThO2；UO2； 低温ZrO2（扭曲、变形） (3)闪锌矿型结构 β－ZnS, 立方晶系，a＝0.540nm； 空间格子：立方面心格子，S2-离子呈立方最紧密堆积，位于 立方面心的 结点位置，Zn2＋离子交错地分布于1/8 小立方体的中心，即1/2 的四面体空隙中。 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：CdS；β－SiC；GaAs；InAs；AlP；ZnSe；InSb等。 (4)纤维锌矿型结构 α-ZnS, 简单六方点阵； a＝0.382nm；c＝0.625nm； 空间格子： S2－按六方紧密堆积排列, Zn2＋充填1/2的四面体空隙，形成六方格子。 配位数： CN＋＝CN－＝4 多面体： 〔ZnS4〕四面体共顶连接 键型： Zn、S为极性共价键 属纤锌矿型结构的晶体有：BeO；ZnO；AlN等。 §3.3 比较复杂氧化物的晶体结构 (1)TiO2型结构 四方晶系，a＝0.459nm；c＝0.296nm；Ti4＋位于结点位置，体心的属