常見晶體結構

1、關于常見的晶體結構課件第一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1、面心立方結構（FCC，A1型）（1）密堆積情況： 原子以ABCABC的方式堆積，面心立方緊密堆積 （111）面為密排面。 原子分布在立方體的8個頂點與6個面心上。（2）原子分布：第二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月晶胞含有：4個八面體空隙 8個四面體空隙；（3）單位晶胞原子數(shù)目：單位晶胞原子數(shù)：n=4；（4）原子的空間坐標：第三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（5）原子半徑與點陣常數(shù)： 晶胞的3個棱邊長度（a、b、c）與原子半徑r之間的關系，可由簡單的幾何知識求出。面心立方結構（a=b=c）：第四張，P

2、PT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（6）配位數(shù)：CN=12 K=0.74（8）密度：（7）致密度（堆垛密度）：第五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月A1型結構：-Fe、鋁、銅、鎳、鉛、金、銀、鉑等例：已知銅是面心立方結構的金屬，其原子半徑為0.1278nm，相對原子質(zhì)量為63.54g/mol。求銅的原子密度。第六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2、體心立方結構（A2型）（1）密堆積情況： 原子以ABAB的方式堆積，體心立方近似密堆積， （110）面為密排面。 原子分布在立方體的8個頂點與體心上。（2）原子分布：第七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月晶胞含有：2個八面

3、體空隙 4個四面體空隙；（3）單位晶胞原子數(shù)：單位晶胞原子數(shù)：n=2；（4）原子的空間坐標：第八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（5）原子半徑與點陣常數(shù)：體心立方結構（a=b=c）：第九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（6）配位數(shù)： A2型結構：-Fe、鉻、鎢、鉬、釩、鈮、鈦和鋯等CN=8致密度：K=0.68（7）致密度（堆垛密度）：第十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月3、密排六方結構（A3型）（1）密堆積情況： 原子以ABAB的方式堆積，六方緊密堆積， （0001）面為密排面。 12個原子分布在六方晶胞的頂點、2個原子處于上下底心、3個原子在六方晶胞體內(nèi)。（2）

4、原子分布：第十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月晶胞含有：6（2）個八面體空隙；12（4）個四面體空隙；（3）單位晶胞原子數(shù)：六方晶胞原子數(shù)：Z=6；單位晶胞原子數(shù)：Z=2；第十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）原子的空間坐標：（5）原子半徑與點陣常數(shù)：密排六方結構（a=b=c）：第十三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（6）配位數(shù)： A3型結構：鈹、鎂、鎘、鈦和 鋯等CN=12致密度：K=0.74（7）致密度（堆垛密度）：第十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1、金剛石結構 常見共價晶體的晶體結構立方晶系（2）碳原子位于立方體的8個頂點，6個面心及

5、立方體內(nèi)4個小立方體的中心。（1）金剛石是面心立方格子（3）單位晶胞原子數(shù)：n8第十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（5）每個碳原子周圍都有四個碳，碳原子之間形成共價鍵，CN4（4）晶胞內(nèi)各原子的空間坐標：000， 0， 0 ， 0 ， ， ， ， 金剛石結構：Si、Ge、灰錫-Sn、 人工合成的立方氮化硼B(yǎng)N第十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2、石墨結構六方晶系 石墨結構中：層內(nèi)碳原子以共價鍵相連，CN3，三角形配位；層間碳原子則以分子鍵相連。 石墨結構為碳原子成層狀排列，每一層中碳原子成六方環(huán)狀排列。石墨型結構：人工合成的六方氮化硼B(yǎng)N第十七張，PPT共五十二頁，

6、創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)數(shù)量關系（化學式）： AX型、 AX2型、 A2X3型、 ABO3型、 AB2O4型常見的無機化合物： NaCl型、CsCl型、-ZnS型、-ZnS型、CaF2型、TiO2型、剛玉（Al2O3）型、CaTiO3型、尖晶石（MgAl2O4）型 常見無機化合物晶體結構離子晶體 晶體結構分析： 離子半徑、電中性、陰離子多面體之間的連接第十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）密堆積情況：Cl- 離子面心立方堆積；Na+離子填充八面體空隙；晶胞分子數(shù)：Z=4；晶胞中：4個八面體空隙 8個四面體空隙；Na+離子填充全部八面體空隙1、NaCl型結構立方晶系第十九張，PP

7、T共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）質(zhì)點坐標：晶胞常數(shù)：a0=2(r+r)第二十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）配位數(shù)與配位多面體：因為：所以，Na+的配位數(shù)為CN=6， Cl-的配位數(shù)CN=6形成NaCl6八面體共棱連接NaCl型：MgO、CaO、SrO、BaO、MnO、FeO、CoO、NiO等第二十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2、CsCl型結構（1）密堆積情況：Cl- 簡單立方堆積；Cs+離子填充立方體空隙；晶胞分子數(shù)：Z=1；立方晶系晶胞常數(shù)：第二十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月CsCl型：CsBr、CsI、TlCl、NH4Cl（2）質(zhì)點

8、坐標：或（3）配位數(shù)與配位多面體：第二十三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）密堆積情況：S2- 離子面心立方堆積；Zn2+離子填充四面體空隙；晶胞分子數(shù)：Z=4；晶胞中：4個八面體空隙 8個四面體空隙；Zn2+離子填充1/2四面體空隙3、閃鋅礦型結構（-ZnS）立方晶系第二十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）質(zhì)點坐標：第二十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）配位數(shù)與配位多面體：r+/r0.436 0.414，理論上， CN6，實際上，CN=4，四面體配位 閃鋅礦型：-SiC， Be、Cd、Hg等的硫化物、硒化物和碲化物，CuCl 等第二十六張，PP

9、T共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）密堆積情況：S2- 離子六方緊堆積；Zn2+離子填充四面體空隙；單位晶胞分子數(shù)：Z=2；晶胞中：2個八面體空隙 4個四面體空隙；Zn2+離子填充1/2四面體空隙4、纖鋅礦型結構(-ZnS)六方晶系第二十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）質(zhì)點坐標：其中，u0.875（3）配位數(shù)與配位多面體：Zn2與 S2的配位數(shù)均為：4第二十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月閃鋅礦與纖鋅礦的結構區(qū)別：ZnS4四面體層的配置情況不同纖鋅礦型：BeO、ZnO、AlN、CdS、GaAs等第二十九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）密堆積情況

10、：Ca2 離子面心立方堆積；F離子填充八面體空隙；晶胞分子數(shù)：Z=4；晶胞中：4個八面體空隙 8個四面體空隙；F離子填充全部四面體空隙5、螢石（CaF2）型結構立方晶系第三十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）質(zhì)點坐標：晶胞常數(shù)：第三十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）配位數(shù)與配位多面體：r/r0.975，CNCa8 CNF4CaF8FCa4第三十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 螢石型（RO2）： 反螢石型（R2O）：ZrO2、ThO2、CeO2、VO2、BaF2等Li2O、Na2O、K2O.第三十三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）密堆

11、積情況：O2- 離子近似六方緊密堆積；Ti4+離子填充1/2八面體空隙；晶胞分子數(shù)：Z=2；晶胞中：2個八面體空隙 4個四面體空隙；6、金紅石（TiO2）型結構四方晶系第三十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）質(zhì)點坐標：u0.31第三十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）配位數(shù)與配位多面體：r/r0.44，CNTi6CNO3TiO6TiO2型：GeO2、SnO2、PbO、MnO2第三十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）密堆積情況：Ca2和O2 作面心立方堆積；Ti4+離子填充1/4八面體空隙；晶胞分子數(shù)：Z=1；晶胞中：4個八面體空隙 8個四面體空隙

12、；7、鈣鈦礦（CaTiO3）型結構立方晶系第三十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）質(zhì)點坐標：第三十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）配位數(shù)與配位多面體：Ti4+：r/r0.436，CNTi6Ca2+：r/r0.96，CNCa12O2：CNO6第三十九張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月8、MgAl2O4尖晶石型結構立方晶系第四十張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月O2 面心立方堆積；Mg2+離子填充1/8四面體空隙；Al3+離子填充1/2八面體空隙；晶胞分子數(shù)：Z=8； 8個Mg、16個Al、32個O第四十一張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月

13、第四十二張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月尖晶石型晶體結構中多面體連接方式第四十三張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 正尖晶石：二價陽離子A填充于四面體空隙，三價陽離子B填充于八面體空隙的叫正尖晶石。 反正尖晶石：二價陽離子A填充于八面體空隙，三價陽離子B一半填充四面體空隙，另一半填充在八面體空隙中稱為反尖晶石。AB2O4第四十四張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月無機化合物結構與鮑林規(guī)則（Paulings rule） 氧化物晶體及硅酸鹽晶體大都含有一定成分的離子鍵，因此，在一定程度上可以根據(jù)鮑林規(guī)則來判斷晶體結構的穩(wěn)定性。1928年，鮑林根據(jù)當時已測定的晶體結構數(shù)據(jù)和晶

14、格能公式所反映的關系，提出了判斷離子化合物結構穩(wěn)定性的規(guī)則鮑林規(guī)則。鮑林規(guī)則共包括五條規(guī)則。 第四十五張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月鮑林第一規(guī)則配位多面體規(guī)則，其內(nèi)容是：“在離子晶體中，在正離子周圍形成一個負離子多面體，正負離子之間的距離取決于離子半徑之和，正離子的配位數(shù)取決于離子半徑比”。第一規(guī)則實際上是對晶體結構的直觀描述，如NaCl晶體是由NaCl6八面體以共棱方式連接而成。 第四十六張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月鮑林第二規(guī)則電價規(guī)則指出：“在一個穩(wěn)定的離子晶體結構中，每一個負離子電荷數(shù)等于或近似等于相鄰正離子分配給這個負離子的靜電鍵強度的總和，其偏差1/4價”。

15、 靜電鍵強度 S= ， 則負離子電荷數(shù) 。 第四十七張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月電價規(guī)則有兩個用途：其一，判斷晶體是否穩(wěn)定；其二，判斷共用一個頂點的多面體的數(shù)目。 在CaTiO3結構中，Ca2+、Ti4+、O2-離子的配位數(shù)分別為12、6、6。O2-離子的配位多面體是OCa4Ti2，則O2-離子的電荷數(shù)為4個2/12與2個4/6之和即等于2，與O2-離子的電價相等，故晶體結構是穩(wěn)定的。 一個SiO4四面體頂點的O2-離子還可以和另一個SiO4四面體相連接（2個配位多面體共用一個頂點），或者和另外3個MgO6八面體相連接（4個配位多面體共用一個頂點），這樣可使O2-離子電價飽和。 第四十八張，PPT共五十二頁，創(chuàng)作于2022年6月鮑林第三規(guī)則多面體共頂、共棱、共面規(guī)則，其內(nèi)容是：“在一個配位結構中，共用棱，特別是共用面的存在會降低這個結構的穩(wěn)定性。其中高電價，低配位的正離子的這種效應更為明顯”。 假設兩個四面體共頂連接時中心距離為1，則共棱、共面時各為0.58和0.33。若是八面體，則各為1，0.71和0.58。兩個配位多面體連接時，隨著共用頂點數(shù)目的增加，中心陽離子之間距離縮短，庫侖斥力增大，結構穩(wěn)定性降低。因此，結構中SiO4只能共頂連接，而AlO6卻可以共棱連接，在有些結構，如剛玉中，AlO6還可以共面連接。 第四十九張，PP