材料中晶体结构.ppt

**********************************************************************************************************************************第三节离子晶体的结构离子晶体的主要特点离子半径、配位数和负离子配位多面体离子晶体的结构规则离子晶体的典型结构第61页,共84页，星期六，2024年，5月一、离子晶体的主要特点离子键结合，键合力强，高熔点，小热胀系数，高硬度，高脆性，绝缘性，无色透明。二、离子半径、配位数和负离子配位多面体1、离子半径从原子核中心到其最外层电子的平衡距离。用X射线结构分析，可测得正负离子半径之和R0=R++R-，再用鲍林公式计算出R+或R-。第62页,共84页，星期六，2024年，5月用鲍林（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决定的常数第63页,共84页，星期六，2024年，5月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。第64页,共84页，星期六，2024年，5月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]的连接方式第65页,共84页，星期六，2024年，5月（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-第66页,共84页，星期六，2024年，5月三、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。第67页,共84页，星期六，2024年，5月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-=∑Si=∑(Z+/n)i正离子的静电键强度：S=Z+/nZ+-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。第68页,共84页，星期六，2024年，5月对于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第69页,共84页，星期六，2024年，5月例题讲解黑板：例题3第70页,共84页，星期六，2024年，5月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。第71页,共84页，星期六，2024年，5月四、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66八面体MgO,CaO,FeO, NiO,…第72页,共84页，星期六，2024年，5月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