第二章中晶体结构试卷.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 用鲍林（Pauling）法计算离子半径 ： 单价离子半径： R1=Cn/(Z-σ) 多价离子半径： Rw=R1( W ) -2/(n-1) 式中, Z — 原子序数 W — 离子价数 σ — 屏蔽常数 n — 外层电子的主量子数 Cn — 由 n 决定的常数 * 2、离子配位数 离子周围最近邻等距离的异号离子数。 如，NaCl 晶体中，Na + 的配位数为６， Cl ? 的配位数也为６。 * 3、负离子配位多面体 （1）由正离子周围最近邻等距离的负离子所构成的多面体，正离子位于多面体中心。 （2）离子晶体可以看 成是由负离子配位 多面体堆积而成。 MgO晶格中的配位多面体—镁 氧八面体 [MgO6] 的连接方式 * （3）负离子配位多面体的形状 取决于正、负离子半径之比： R+ / R - * 三、离子晶体的结构规则 鲍林（L. Pauling）经验规则： 1、鲍林第一规则：负离子配位多面体规则 离子晶体中，正离子的周围形成一个负离子配位多面体，正负离子间的平衡距离取决于离子半径之和，而正离子的配位数则取决于正负离子的半径比。 * 2、鲍林第二规则：电价规则(共用同一个顶点的多面体数目，即负离子的配位数) 在一个稳定的离子晶体中，每个负离子的电价Z-等于或接近等于与之邻接的各正离子静电键强度S的总和，即 Z-=∑S i= ∑(Z+/n) i 正离子的静电键强度：S= Z+/n Z+-正离子电荷； n- 正离子的配位数。 在一个离子晶体中，一个负离子必定同时被一定数量的负离子配位多面体所共有。 * 对于MgO: Z + = 2 , Z ? = 2, n = 6 则，S = 1/3, i = 6 即 ６个 [MgO6] 八面体共用一个顶点 * 例题讲解 黑板： 例题3 * 3、鲍林第三规则：负离子共用点、棱与面规则 在一配位结构中，共用棱特别是共用面的存在，会降低结构的稳定性。对于电价高、配位数低的正离子来说，这个效应尤为显著。 2个多面体，中央正离子间的库仑力会随它们间的共用顶点数的增加而激增。 * 四、离子晶体的典型结构 1、NaCl晶型 晶型 点阵类型 基元 正离子 配位数 负离子 配位数 负离子配 位多面体 该晶型的其 他晶体举例 NaCl 面心立方 1个正离子 1个负离子 6 6 八面体 MgO, CaO, FeO, NiO, … * 2、CsCl型晶型 晶型 点阵类型 基元 正离子 配位数 负离子 配位数 负离子配 位多面体 该晶型的其 他晶体举例 CsCl 简单立方 1个正离子 1个负离子 8 8 立方体 CsBr, CsI, … * 3、立方ZnS（闪锌矿）晶型 晶型 点阵类型 基元 正离子 配位数 负离子 配位数 负离子配 位多面体 该晶型的其 他晶体举例 立方ZnS 面心立方 1个正离子 1个负离子 4 4 四面体 GaAs, AlP, … * 4、六方ZnS（纤锌矿）晶型 晶型 点阵类型 基元 正离子 配位数 负离子 配位数 负离子配 位多面体 该晶型的其 他晶体举例 六方ZnS 简单六方 2个正离子 2个负离子 4 4 四面体 ZnO, SiC, … * 5、 CaF2（萤石）晶型 晶型 点阵类型 基元 正离子 配位数 负离子 配位数 负离子配 位多面体 该晶型的其 他晶体举例 CaF2 面心立方 1个正离子 2个负离子 8 4 立方体 ZrO2,ThO2,Mg2Si, CuMgSb, … * 6、 TiO2（金红石）晶型 晶型 点阵类型 基元 正离子 配位数 负离子 配位数 负离子配 位多面体 该晶型的其 他晶体举例 TiO2 体心四方 1个正离子 2个负离子 6 3 八面体 VO2,NbO2,MnO2, SnO2, PbO2, … * 例题讲解 黑板： 例题4 * P60 例题：Al2O3的晶体结构如图所示。已知Al 3+、O 2+的离子半径分别为0.057n