无机化合物典型结构PPT课件.ppt

第四章晶体的典型结构类型1概述 1 组成 结构 性能之间的关系 2 与晶体结构有关的因素F X 晶体化学组成 晶体中质点的相对大小 极化性能 2结构类型需表述下列内容 1 晶系 2 组成部分 3 配位数CN 4 晶胞中结构单元数目及位置Z 5 格子形式 1 2 1NaCI型结构矿物名称 石盐 2 化学式为 NaCI CI Na 3 Na 离子位于面心格子的结点位置上 CI 离子也位于另一套这样的格子上 后一个格子与前一个格子相距1 2晶棱的位移 结构描述 1 立方晶系 a 0 563nm Z 4 2 Na CI 离子键 NaCI为离子晶体 3 CN CN 6 4 CI 离子按立方最紧密堆积方式堆积 Na 离子充填于全部八面体空隙 Na 离子的配位数是6 构成Na CI八面体 NaCI结构是由Na CI八面体以共棱的方式相连而成 4 NaCl结构 NaCl6 八面体的连接方式 5 结点的坐标为 4CI 000 1 21 20 1 201 2 01 21 24Na 1 21 21 2 001 2 01 20 1 200 5 立方面心格子CI Na 各一套 6 同结构晶体有 MgO CaO SrO BaO FeO CoO 石盐 6 2 2金刚石晶体结构化学式为 C晶体结构为 立方晶系 a 0 356nm空间格子 C原子组成立方面心格子 7 C原子位于立方面心的所有结点位置和交替分布在立方体内的四个小立方体的中心 键型 每个C原子周围有四个C碳原子之间形成共价键形成 自然界形成 实验室合成性质 金刚石是硬度最大的矿物具有半导体的性能和极好的导电性与金刚石结构相同的有 硅 锗 灰锡 合成的立方氮化硼等 8 2 3石墨结构化学式 C 9 晶体结构 六方晶系 2H a 0 146nm c 0 670nm三方晶系 3R 结构表现 C原子组成层状排列 层内C原子成六方环状排列 每个碳原子与三个相邻的碳原子之间的距离为0 142nm 层与层之间的距离为0 335nm 10 石墨的多型 11 12 键型 层内为共价键 层间为分子键性质 碳原子有一个电子可以在层内移动 平行于层的方向具有良好的导电性 石墨的硬度低 熔点高 导电性好 石墨与金刚石属同质多像变体 2 4氯化铯型结构晶体化学 CsCl晶体结构 立方晶系 a 0 411nmZ 1空间格子 CsCl是原始格子 13 Cl 离子 Cs 离子 配位多面体 在空间以共面形式连接 离子坐标 Cl 000Cs 1 21 21 2类似的晶体 CsBr CsI NH4Cl等 Cl 离子处于立方原始格子的八个角顶上 Cs 离子位于立方体的中心 立方体空隙 CN CN 8 单位晶胞中有一个Cl 和一个Cs 14 2 5闪锌矿型结构化学式 ZnS 15 晶体结构 立方晶系 a 0 540nm Z 4空间格子 立方面心格子 S2 离子呈立方最紧密堆积 位于立方面心的结点位置 Zn2 离子交错地分布于1 8小立方体的中心 即1 2的四面体空隙中 16 结构投影图 俯视图 用标高来表示 0 底面 25 1 4 50 1 2 75 3 4 0 100 25 125 50 150是等效的 配位数 CN CN 4 极性共价键 配位型共价晶体 配位多面体 ZnS4 四面体 在空间以共顶方式相连接属于闪锌矿型结构晶体有 SiC GaAs AlP InSb等 17 2 6纤锌矿型结构化学式 ZnS晶体结构 六方晶系 a 0 382nm c 0 625nm Z 2 18 质点坐标 S2 000 2 31 31 2Zn2 00u 2 31 3 u 1 2 空间格子 S2 按六方紧密堆积排列Zn2 充填于1 2的四面体空隙 形成六方格子 配位数 CN CN 4多面体 ZnS4 四面体共顶连接键型 Zn S为极性共价键属纤锌矿型结构的晶体有 BeO ZnO AlN等 19 2 7萤石型结构化学式 CaF2 20 晶体结构 立方晶系 a 0 545nm Z 4 21 空间格子 Ca2 位于立方面心的结点位置 F 位于立方体内八个小立方体的中心 即Ca2 按立方紧密堆积的方式排列 F 充填于全部四面体空隙中 配位数 CN 8 CN 4多面体 简单立方体连接形式 CaF8 之间以共棱形式连接晶胞组成 Ca2 8 1 8 6 1 2 4 F 4 4 8性质 八面体空隙全部空着 空洞 负离子扩散属于萤石结构的晶体有 BaF2 PbF2 CeO2 ThO2 UO2 低温ZrO2 扭曲 变形 22 2019 12 28 23 2 8反萤石结构晶体结构 其结构与萤石完全相同 只是阴阳离子的位置完全互换 即阳离子占据的是F 的位置 阴离子占据的是Ca2 的位置配位数 CN 4 CN 8晶胞组成 阴离子 8 1 8 6 1 2 4阳离子 4 4 8属于反萤石结构的晶体有 Li2O Na2O K2O等 24 2 9金红石型结构化学式 TiO2晶体结构 四方晶系 a 0 459nm c 0 296nm Z 2 25 格子类型 四方原始格子 Ti4 位于结点位置 体心的属另一套格子 O2 处在一些特殊位置上 质点坐标 Ti4 000 1 21 21 2 O2 uu0 1 u 1 u 0 1 2 u 1 2 u 1 2 1 2 u 1 2 u 1 2 26 晶体结构 O2 可看成是变形六方密堆积 Ti4 离子填充1 2的八面体空隙配位数 CN 6 CN 3多面体 TiO6 八面体 连接方式 Ti O八面体以共棱方式连接成链 链与链之间以共顶方式相连 与金红石结构相同的晶体有 SnO2 PbO2 MnO2 MoO2 WO2 MnF2 MgF2 VO2 27 2 10碘化镉型结构化学式 CdI2 28 晶体结构 三方晶系a 0 424nm c 0 684nm Z 1 29 空间格子 Cd2 离子占有六方原始格子的结点位置 I 离子交叉分布于三个Cd2 离子三角形中心的上下方 相当于两层I 离子中间夹一层Cd2 离子 构成复合层 配位数 CN 6 CN 3键性 复合层于复合层之间为范德华力 呈层状结构层内Cd I为具有离子键的共价键 键力较强 属于碘化镉型结构的晶体 Ca OH 2 Mg OH 2 CdI2 MgI2 30 2 11刚玉型结构化学式 Al2O3晶体结构 三方晶系 a 0 514nm 55 17 Z 6 菱面体晶胞 31 空间格子 O2 离子按六方密堆积的方式排列 形成ABAB 重复的规律 Al3 离子充填于2 3的八面体空隙 其分布具一定的规律 即离子之间的距离保持最远 键性 具有离子键性质的共价键 性质 H 9 熔点为2050 是构成高温耐火材料和高绝缘电陶瓷的主要物相 属于刚玉型结构的晶体 Fe2O3 Cr2O3 Ti2O3 V2O3 FeTiO3 MgTiO3 12345678910111213 DEFDEF 32 2 12钙钛矿型结构 33 钙钛矿结构的通式为ABO3 以CaTiO3为例讨论其结构 Ca2 O2 Ti4 34 配位关系的分析 可以看出 Ca的CN 12Ti的CN 6O的CN 2 4 6 35 结构的描述 1 钙钛矿在高温时属立方晶系 在降温时 通过某个特定温度后将产生结构的畸变使立方晶格的对称性下降 2 CaTiO3为离子晶体 3 Ca的CN 12Ti的CN 6O的CN 2 4 6 4 CaTiO3的结构可看成有和半径较大的离子共同组成立方紧密堆积 离子充填于1 4的八面体空隙中 其Z 4 5 结点坐标为 Ca2 000 001 010 100 110 011 101 111O2 01 21 2 1 201 2 1 21 20 11 21 2 1 211 2 1 21 21Ti4 1 21 21 2 6 立方面心格子 36 2 13方解石型结构化学式 CaCO3 37 晶体结构 三方晶系 Z 4空间格子 CO3 2 按近似于立方密堆积的形式排列 变形后 形成菱形面心格子 38 配位数 CN 6 CN 3性质 H 3 透明 冰州石 半透明 D 2 6 随温度其标型特征发生变化 同结构的晶体 Ca2 可被Mn2 Fe2 Sr2 Pb2 Ba2 代替 形成类质同像 Na ClCa CO3 C O Ca键 SC 4 3 1 3 Sca 2 6 0 3 集团 CaCO3结构 39 2 14尖晶石型结构化学式 通式AB2O3 MgAl2O4 40 晶体结构 立方晶系 a 0 808nm Z 8空间格子 O2 是按立方密堆积的形式排列 二价离子A充填1 8四面体空隙 三价离子B充填于1 2八面体空隙 正尖晶石结构 多面体 MgO4 AlO6 八面体之间是共棱相连 八面体与四面体之间是共顶相连 41 2 15反尖晶石型结构反尖晶石结构 结构中二价阳离子与三价阳离子充填的空隙类型相