典型晶體結(jié)構(gòu)類型

第二章晶體構(gòu)造與晶體中的缺陷經(jīng)典構(gòu)造類型硅酸鹽晶體構(gòu)造晶體構(gòu)造缺陷第一節(jié)經(jīng)典構(gòu)造類型金屬單質(zhì)晶體構(gòu)造非金屬單質(zhì)晶體構(gòu)造無機(jī)化合物晶體構(gòu)造一、金屬單質(zhì)晶體構(gòu)造同種元素構(gòu)成的晶體稱為單質(zhì)晶體。經(jīng)典金屬的晶體構(gòu)造是最簡樸的晶體構(gòu)造。因?yàn)榻饘冁I的性質(zhì)，使經(jīng)典金屬的晶體具有高對(duì)稱性，高密度的特點(diǎn)。常見的經(jīng)典金屬晶體是面心立方、體心立方和密排六方三種晶體。常見金屬晶體的晶胞構(gòu)造（a）面心立方（A1型）（b）體心立方（A2型）（c）密排六方（A3型）有些金屬因?yàn)槠滏I的性質(zhì)發(fā)生變化，常具有一定成份的共價(jià)鍵，會(huì)呈現(xiàn)某些不常見的構(gòu)造。錫是A4型構(gòu)造（與金剛石相同），銻是A7型構(gòu)造等。二、非金屬單質(zhì)的晶體構(gòu)造1、惰性氣體元素的晶體惰性氣體以單原子分子形式存在，在低溫下形成的晶體為A1（面心立方）型或A3（六方密堆）型構(gòu)造。2、非金屬元素的晶體構(gòu)造——分子晶體假如某非金屬元素的原子能以單鍵與其他原子共價(jià)結(jié)合形成單質(zhì)晶體，則每個(gè)原子周圍共價(jià)單鍵的數(shù)目為8減去元素所在周期表的族數(shù)（m），即共價(jià)單鍵數(shù)目為8－m，亦稱為8－m規(guī)則。休謨-偌瑟瑞（Hume-Rothery）規(guī)則:對(duì)于第VII族元素:所以，其晶體構(gòu)造是：兩個(gè)原子先以單鍵共價(jià)結(jié)合成雙原子分子，雙原子分子之間再經(jīng)過范德華力結(jié)合形成份子晶體，每個(gè)原子周圍共價(jià)單鍵的個(gè)數(shù)為：8－7=1對(duì)于第VI族元素：每個(gè)原子周圍共價(jià)單鍵個(gè)數(shù)為：8－6=2其晶體構(gòu)造是：共價(jià)結(jié)合的無限鏈狀分子或有限環(huán)狀分子，鏈或環(huán)之間由經(jīng)過范德華力結(jié)合形成晶體非金屬元素單質(zhì)晶體的構(gòu)造基元：第VI族元素對(duì)于第V族元素：每個(gè)原子周圍共價(jià)單鍵個(gè)數(shù)為：8－5=3其晶體構(gòu)造是：原子之間首先共價(jià)結(jié)合形成無限層狀單元，層狀單元之間借助范德華力結(jié)合形成晶體非金屬元素單質(zhì)晶體的構(gòu)造基元：第V族元素其中：C、Si、Ge皆為金剛石構(gòu)造，由四面體以共頂方式共價(jià)結(jié)合形成三維空間構(gòu)造。每個(gè)原子周圍共價(jià)單鍵個(gè)數(shù)為：8－4=4對(duì)于第IV族元素：非金屬元素單質(zhì)晶體的構(gòu)造基元：第IV族元素經(jīng)典非金屬元素晶體構(gòu)造（1）金剛石構(gòu)造金剛石構(gòu)造：Si、Ge、灰錫α-Sn、人工合成的立方氮化硼B(yǎng)N……（2）石墨構(gòu)造石墨型構(gòu)造：人工合成的六方氮化硼B(yǎng)N……三、無機(jī)化合物晶體構(gòu)造（離子晶體）根據(jù)數(shù)量關(guān)系（化學(xué)式）：AX型、AX2型、A2X3型、ABO3型、ABO4型、AB2O4型根據(jù)密堆積形式：面心立方緊密堆積六方緊密堆積常用分析措施：坐標(biāo)系法、密堆積法和多面體配置法分析離子晶體構(gòu)造的措施：1、擬定陰離子的堆積方式，明確陰離子的位置（坐標(biāo)）和四、八面體空隙的位置。2、根據(jù)r＋/r－值，擬定陽離子配位數(shù)CN。3、單位晶胞的分子數(shù)4、陽離子在四、八面體空隙中的填充情況。5、配位多面體之間的關(guān)系。（一）AX型構(gòu)造主要有CsCl型、NaCl型、ZnS型、NiAs型等1、NaCl型構(gòu)造NaCl晶胞圖NaCl型：MgO、CaO、SrO、BaO、MnO、FeO、CoO、NiO等方解石晶體構(gòu)造變形的NaCl構(gòu)造形式CaCO3Ca2＋的配位數(shù)為6例：MgO具有NaCl構(gòu)造。根據(jù)O2－半徑為0.140nm和Mg2＋半徑為0.072nm，計(jì)算球狀離子所占據(jù)的體積分?jǐn)?shù)和MgO的密度。畫出MgO在（111）/（110）/（100）晶面上的離子排布圖，計(jì)算每個(gè)晶面上離子排列的面密度，并指出四面體和八面體空隙的位子。晶胞常數(shù)a0理論密度D02、CsCl型構(gòu)造CsCl型：CsBr、CsI、TlCl、NH4Cl……3、β-ZnS（閃鋅礦）型構(gòu)造閃鋅礦晶體構(gòu)造閃鋅礦型：β-SiC，Be、Cd、Hg等的硫化物、硒化物和碲化物，CuCl等4、α-ZnS（纖鋅礦）型構(gòu)造纖鋅礦型：BeO、ZnO、AlN、CdS、GaAs等閃鋅礦與纖鋅礦的構(gòu)造區(qū)別：[ZnS4]四面體層的配置情況不同1、CaF2（螢石）型構(gòu)造（二）AX2型構(gòu)造主要有螢石（CaF2）型、金紅石（TiO2）型、CdI2（碘化鎘）型等螢石型晶體構(gòu)造中多面體連接方式螢石型（RO2）：反螢石型（R2O）：ZrO2、ThO2、CeO2、VO2、BaF2等Li2O、Na2O、K2O…….2、TiO2（金紅石）型構(gòu)造TiO2（金紅石）型：GeO2、SnO2、PbO、MnO2……3、CdI2（碘化鎘）型構(gòu)造CdI2型：Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaI2、MgI2……——α-Al2O3（剛玉）型構(gòu)造（三）A2X3型構(gòu)造α-Al2O3構(gòu)造中，O－Al排列順序：OAAlDOBAlEOAAlFOBAlDOAAlEOBAlFOAAlD剛玉型：α-Fe2O3、Cr2O3、Ti2O3、V2O3、FeTiO3、LiNbO3——CaTiO3（鈣鈦礦）型構(gòu)造（四）ABO3型構(gòu)造CaTiO3（鈣鈦礦）型：PbTiO3、BaTiO3……在理想對(duì)稱的ABO3型構(gòu)造中，三種離子半徑有如下關(guān)系：實(shí)際晶體的測定發(fā)覺：t為容差因子，其值為0.77～1.10范圍時(shí)，鈣鈦礦型構(gòu)造都穩(wěn)定。——MgAl2O4（尖晶石）型構(gòu)造（五）AB2O4型構(gòu)造

正尖晶石：二價(jià)陽離子A填充于四面體空隙，三價(jià)陽離子B填充于八面體空隙的叫正尖晶石。反尖晶石：二價(jià)陽離子A填充于八面體空隙，