第七章 离子晶体的结构.pdf

第七章 离子晶体的结构 7.1 离子键 金属键无方向性和饱和性，金属原子中电子分部呈球对称， 金属原子在晶体中趋向于密堆积的结构——等径圆球密堆积 A A A A 1 3 2 4 离子键 离子化合物——正负离子结合形成的化合物，正负离子间由 库仑作用结合在一起，该化学键称离子键，离子键无方向性和饱 和性。 不等径圆球密堆积 离子晶体结构也可用非等径圆球堆积来描述. 通常, 较大的 负离子形成等径圆球密堆积, 正离子填在空隙中. 7.2 离子半径 离子半径是指正负离子之间的接触半径，即正负离子之间的 平衡核间距为正负离子半径之和。由负离子的堆积形式，正负离 子的接触情况以及晶胞参数可求出离子半径。 (a) (b) (c) (a) 晶胞参数只与负离子半径有关；(c)与正负离子半径都有关；如 果判断晶体中离子接触情况是(a)，可求出负离子半径r-，再由(c)可 求出正离子半径r+ 。 对比表中具有NaCl型结构的化合物的晶胞参数，可以利用 几何关系推出S2-和Se2- 的离子半径： 思考：若再知晶体CaS的a=568pm，CaO的a=480pm，能否求得 其余离子的半径呢？ 7.3 离子半径比与离子晶体结构 正负离子半径比不同可产生不同的接触情况，为了使体系能 量尽量降低，要求正负离子尽量接触，所以正负离子半径比就决 定了正离子填充什么样的空隙，也就决定了离子晶体的结构。 1.八配位的立方体空隙 正离子填充在立方体空隙中，若正负离子正好接触，那么： CN (正离子配位数)=CN 8 + − 2(r +r ) 3(2r ) + − − r +r 1.732r + − − r / r 0.732 + − r + 0.732 负离子接触，但正负离子不接触，不稳定。 r − r + 0.732 正离子把负离子撑开，负负离子不接触， r − 但正负离子接触，也能稳定存在。 r + 1 形成等径球堆积 r − r + 填充立方体空隙 1 ≥0.732 r − 2.六配位的正八面体空隙 正离子填充在八面体空隙中，若正负离子正好接触，那么： CN =CN 6 + − ( r )r ( +=+2)r− 2 2 − / r r . 0 414 + − r + 0.414 负离子接触，正负离子不接触，不稳定 r − r + 正离子把负离子撑开，正负离子还能接触，稳定 0.414 r − r + 0≥.732 正离子填充立方体空隙(因此时配位数为8，更稳定) r − r + 0.732 ≥0.414 填充八面体空隙 r − 3. 四配位的正四面体空隙 正离子