[理化生]W6-ch2离子晶体结构.ppt

李玉超聊城大学材料科学与工程学院liyuchao 1 典型 碱金属与卤族元素形成的化合物晶体离子间的相互作用 吸引 库仑力排斥 电子云重叠 或者电子的动能与电子密度成指数关系 结构规则 鲍林规则 Pauling srules 2 1 负离子配位多面体规则AnionCoordinationpolyhedronrule正离子处于负离子配位多面体中 离子半径影响结构 Eachcationissurroundedbyananionpolyhedron thedistancebetweenanionandcationisro r r whiletheCNdependsonr r ro r r ro r r stableioniccompound ro r r thereissomecovalentbounding stable unstable 2 电价规则ValenceruleThereisadefiniterelationbetweenvalenceandCN 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强度S的总和 3 点 线 面共用规则Theanionpolyhedronprefertoshareapexinsteadofsharingedgesorfaces考虑正离子间的斥力 稳定性 点 线 面 5 4 不同种类正离子配位多面体间连接规则电价较高 配位数较低的正离子配位多面体之间 有尽量互不结合的趋势 5 节约规则在同一晶体中 同种正离子与同种负离子的结合方式应最大限度地趋于一致 二元 AB型 AB2型 A2B3型多元 ABO3型 AB2O4型 7 8 a CsCl型 简单立方空间群 Pm3m晶胞分子数 Z 1配位数均为8分别处于对方的立方体间隙 r r 0 91 hexahedron CN 8Z 1 CN Z CN CN 1 8 CN 8 b NaCl型 9 面心立方空间群 Fm3m配位数均为6晶胞分子数 Z 4可以认为Na Cl两个面心立方格子的穿插 分别处在对方晶格的什么间隙 八面体间隙 r r 0 54 octahedron CN 6Z 1 CN Z CN CN 1 6 CN 6 c 立方ZnS型 闪锌矿 ZnS Zincblende 10 立方晶系 面心立方点阵空间群 F43m配位数均为4 理论上按原子大小比例是6 为什么不是6 晶胞分子数 Z 4可以认为S Zn两套面心立方格子的穿插 对角线1 4 分别处在对方晶格的什么间隙 1 2四面体间隙 每个S被几个 ZnS4 四面体所共有 11 可以认为S Zn两套面心立方格子的穿插 对角线1 4 12 d 六方ZnS型 纤锌矿 Wurtzite 13 六方晶系空间群 F63mc配位数均为4晶胞分子数 Z 2 晶胞 14 坐标 S2 000 2 31 31 2Zn2 005 8 2 31 31 8 15 可以认为S Zn两套六方密堆格子穿插构成 分别处在对方晶格的什么间隙 1 2四面体间隙 每个S被几个 ZnS4 四面体所共有 4个 2 AB2型化合物结构a CaF2型Fluorspar萤石 16 立方晶系 面心立方点阵空间群 Fm3mF 配位数为4 Ca2 配位数为8晶胞分子数 Z 4 CN 8CN 4 17 CaF8 多面体 FCa4 多面体 分别处在对方晶格的什么间隙 Ca2 处于F 简单立方的1 2立方体间隙中 F 处于Ca2 面心立方的全部四面体间隙中 18 书上有句话 从空间结构看 Ca2 构成一套完整的面心立方结构 F 构成两套面心立方结构 它们在体对角线1 4和3 4处互相穿插面成 b TiO2型 金红石 19 四方晶系空间群 P4 mnmZ 2 20 Ti4 配位数为6 O2 配位数为3 每三个 TiO6 八面体共用一个O2 Ti4 处于O2 构成的稍有变形的八面体中心 并且这些八面体之间在 001 面上共棱 晶胞中有几个八面体间隙 关键看O是怎么堆积的 21 O是怎么堆积的 变形的六方密堆 c 方石英 22 立方晶系空间群 PD3mSi4 占据全部的面心立方结点位置和8个小立方体中心的四个 Si4 的配位数为4 O2 属于二个 SiO4 四面体 四面体之间顶顶相连 晶胞分子数 Z 8Si O键较强 熔点和硬度高 稳定 3 A2B3型 23 Al2O3 刚玉 红宝石 铬 蓝宝石 钛 菱方晶系空间群 R3CAl3 的配位数为6 O2 的配位数为4晶胞分子数 Z 2Al O键强 所以硬度高 熔点高 24 O2 做近似的密排六方密堆 Al3 位于八面体空隙中 但是只填了2 3 并且是有规则地填 让他们之间的距离最大 六层为一周期 按照电价规则 每个O2 与4个Al3 键合 即周围有4个八面体 4 ABO3型a CaTiO3型 25 立方晶系 低温下转变为斜方晶系空间群 Pm3mCa2 和O2 构成fcc结构 Ti4 占据O2 构成的 TiO6 八面体空隙中 占fcc中八面体的1 4 晶胞分子数 Z 1 26 TiO6 八面体相互以顶角相连 Ca2 填在八面体之间的空隙中 Ca2 被12个O2 包围 组成 CaO12 十四面体 一个O被2个 TiO6 八面体和4个 CaO12 十四面体所共用 27 O2 被4个Ca2 和2个Ti4 所包围 那么O2 的电价是不是饱和 根据鲍林规则 TiO6 八面体 所以Ti O键的静电键强度S为4 6 CaO12 十四面体 所以Ca O键的静电键强度S为2 12 所以O2 的电价为4 6 2 2 12 4 2 各离子配位数 Ca2 12Ti4 6O2 4 28 b 方解石 CaCO3 型 29 菱方晶系空间群 R3C晶胞分子数 Z 6 CO3 2 络合离子中3个O2 作等边三角形排列 C4 在三角形中心位置 CO3 2 在结构中排布垂直于三次轴 C O之间为共价键 而Ca2 和 CO3 2 之间为离子键 30 CaO6 八面体 1个氧连接2个 CaO6 八面体和1个 CO3 2 络合离子 5 AB2O4型 31 尖晶石结构MgAl2O4立方晶系 面心立方格子空间群 Fd3m晶胞分子数 Z 8 32 O2 构成fcc结构不过不太规则 33 Mg2 的配位数是4 组成 MgO4 四面体 Al3 的配位数是6 组成 AlO6 八面体 34 O2 和三个Al3 和一个Mg2 配位 电价如下 AlO6 八面体 SAl3 3 6 MgO4 四面体 SMg2 2 43 3 6 2 4 2所以O的电价饱和 键强 所以硬度 熔点 化学稳定性都高 习题 1 铯和氯的半径为别为0 167和0 181nm 试问 1 CsCl内离子在 方向是否有接触 2 每个单位晶胞几个离子 3 各离子配位数多少 4