晶体结构与常见晶体结构类型第三课.ppt

一、AX型结构AX型结构主要有CsCl，NaCl，ZnS，NiAs等类型的结构，其键性主要是离子键，其中CsCl，NaCl是典型的离子晶体，NaCl晶体是一种透红外材料；ZnS带有一定的共价键成分，是一种半导体材料；NiAs晶体的性质接近于金属。大多数AX型化合物的结构类型符合正负离子半径比与配位数的定量关系，见表1-4。只有少数化合物在r+/r-?0.732或r+/r-?0.414时仍属于NaCl型结构。如KF，LiF，LiBr，SrO，BaO等。第24页,共30页，星期六，2024年，5月表2-4AX型化合物的结构类型与r+/r-的关系第25页,共30页，星期六，2024年，5月1.NaCl型结构NaCl属于立方晶系（见图2-15），晶胞参数的关系是a=b=c，?=?=?=90o，点群m3m，空间群Fm3m。结构中Cl－离子作面心立方最紧密堆积，Na+填充八面体空隙的100%；两种离子的配位数均为6；配位多面体为钠氯八面体[NaCl6]或氯钠八面体[ClNa6]；八面体之间共棱连接（共用两个顶点）；一个晶胞中含有4个NaCl“分子”，整个晶胞由Na＋离子和Cl－离子各一套面心立方格子沿晶胞边棱方向位移1/2晶胞长度穿插而成。第26页,共30页，星期六，2024年，5月图2-15NaCl晶胞图第27页,共30页，星期六，2024年，5月NaCl型结构在三维方向上键力分布比较均匀，因此其结构无明显解理（晶体沿某个晶面劈裂的现象称为解理），破碎后其颗粒呈现多面体形状。常见的NaCl型晶体是碱土金属氧化物和过渡金属的二价氧化物，化学式可写为MO，其中M2+为二价金属离子。结构中M2+离子和O2-离子分别占据NaCl中Na+和Cl-离子的位置。这些氧化物有很高的熔点，尤其是MgO（矿物名称方镁石），其熔点高达2800℃左右，是碱性耐火材料镁砖中的主要晶相。第28页,共30页，星期六，2024年，5月2.CsCl型结构CsCl属于立方晶系，点群m3m，空间群Pm3m，如图2-16所示。结构中正负离子作体心立方堆积，配位数均为8，晶胞分子数为1，键性为离子键。CsCl晶体结构也可以看作正负离子各一套简单立方格子沿晶胞的体对角线位移1/2体对角线长度穿插而成。第29页,共30页，星期六，2024年，5月图2-16CsCl晶胞图第30页,共30页，星期六，2024年，5月合金中的固溶体：根据溶质原子在溶剂晶体结构中的位置，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体。在置换固溶体中，溶质原子位于溶剂晶体结构的晶格格点上；在间隙固溶体中，溶质原子位于溶剂晶体结构的晶格间隙。溶质原子在固溶体中的分布可以是随机的，即呈统计分布；也可以是部分有序或完全有序，在完全有序固溶体中，异类原子趋于相邻，这种结构亦称为超点阵或超结构。第2页,共30页，星期六，2024年，5月此外，合金中溶质原子还可能形成丛聚，即同类原子趋于相邻。丛聚可以呈随机弥散分布。事实上，实验中还没有见到溶质原子呈完全随机分布的固溶体。因此，只能在宏观尺度上认为处于热力学平衡态的固溶体是真正均匀的，而原子尺度上并不要求它也是均匀的。不同类型固溶体中原子排列情况示于下图。第3页,共30页，星期六，2024年，5月

不同类型固溶体中原子排列示意图（a）随机置换固溶体（b）有序置换固溶体（c）随机间隙固溶体（d）固溶体中的溶质丛聚第4页,共30页，星期六，2024年，5月2.4单质晶体结构同种元素组成的晶体称为单质晶体。一、金属晶体的结构二、非金属元素单质的晶体结构第5页,共30页，星期六，2024年，5月一、金属晶体的结构1.常见金属晶体结构典型金属的晶体结构是最简单的晶体结构。由于金属键的性质，使典型金属的晶体具有高对称性，高密度的特点。常见的典型金属晶体是面心立方、体心立方和密排六方三种晶体，其晶胞结构如图1-10所示。另外，有些金属由于其键的性质发生变化，常含有一定成分的共价键，会呈现一些不常见的结构。锡是A4型结构（与金刚石相似），锑是A7型结构等。第6页,共30页，星期六，2024年，5月图1-10常见金属晶体的晶胞结构

（a）面心立方（A1型）（b）体心立方（A2型）（c）密排六方（A3型）第7页,共30页，星期六，2024年，5月第8页,共30页，星期六，2024年，5月面心立方结构常见面心立方的金属有Au、Ag、Cu、Al、?-Fe等，晶格结构中原子坐标分别为[0,0,0]，[0,1/2,1/2]，[1/2,0,1/2