典型结构型.ppt

第二章 理想晶体结构;问题：影响晶体结构的主要因素有哪些？;第一节:典型的离子晶体的结构;描述晶体结构的几种方法;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 ;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; NaCI型结构 矿物名称：石盐（Rock salt)。;2.CsCl型结构; CsCl晶胞图正副离子配位数：8：8坐标：Cl: 000Cs: ? ? ?;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;金刚石晶体结构 化学式为： C，SP3杂化；立方晶系，a＝0.356nm 空间格子： C原子组成立方面心格子;（1）结构解析 纤锌矿属于六方晶系，点群6mm，空间群P63mc。 结构中S2-作六方最紧密堆积，Zn2+占据四面体空隙的1/2，Zn2+和S2-离子的配位数均为4。六方柱晶胞中ZnS的“分子数”为6，平行六面体晶胞中，晶胞分子数为2。结构由Zn2+和S2-离子各一套六方格子穿插而成 。 常见纤锌矿结构的晶体有BeO、ZnO、CdS、GaAs等晶体。 ;纤锌矿结构六方柱晶胞 ;二、AX2型结构 ;结构特点：立方晶系，点群m3m，空间群Fm3m。 Ca2+位于立方晶胞的顶点及面心位置，形成面心立方堆积，F－填充在八个小立方体的体心。 配位数：Ca2+的配位数是8，形成立方配位多面体[CaF8]。F－的配位数是4，形成[FCa4]四面体。 堆积 方式：F－占据Ca2+离子堆积形成的四面体空隙的100%。 或F－作简单立方堆积，Ca2+占据立方体空隙的一半。 晶胞分子数为4。由一套Ca2+离子的面心立方格子和2套F－离子的面心立方格子相互穿插而成。 ;萤石型结构;萤石型结构;常见萤石型结构的晶体是一些四价离子M4+的氧化物MO2，如ThO2，CeO2，UO2，ZrO2（变形较大）等。 碱金属元素的氧化物R2O，硫化物R2S，硒化物R2Se，碲化物R2Te等A2X型化合物为反萤石型结构，它们的正负离子位置刚好与萤石结构中的相反，即碱金属离子占据F－离子的位置，O2-或其它负离子占据Ca2+的位置。 应用：助熔剂、晶核剂、矿化剂 玻璃，水泥，陶瓷，钢铁冶炼 ;;结构特点： 四方晶系，点群4/mmm，空间群P4/mnm。 O2-离子作变形的六方最紧密堆积，Ti4+离子在晶胞顶点及体心位置。 Ti4+离子的配位数是6，形成[TiO6]八面体。O2-离子的配位数是3，形成[OTi3]平面三角单元。 Ti4+填充八面体空隙的1/2。晶胞中TiO2的分子数为2。 整个结构可以看作是由2套Ti4+的简单四方格子和4套O2-的简单四方格子相互穿插而成。 ;金红石（TiO2）型结构;金红石（TiO2）型结构; 变体：板钛矿和锐钛矿两种变体，其结构各不相同。 同型化合物：SnO2，MnO2，CeO2，PbO2，VO2，NbO2等。 特性：TiO2在光学性质上具有很高的折射率（2.76），在电学性质上具有高的介电系数。 应用：光学玻璃的原料，也是无线电陶瓷中常用的晶相。油漆、颜料、化妆品等等。 ;层内[CdI6]八面体之间共面连接（共用3个顶点），见图1-21（b），由于正负离子强烈