1.7 常见的晶体结构ppt课件

1 7常见的晶体结构 典型金属的晶体结构 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 1 面心立方结构 FCC A1型 1 密堆积情况 原子以ABCABC 的方式堆积 面心立方紧密堆积 111 面为密排面 原子分布在立方体的8个顶点与6个面心上 2 原子分布 晶胞含有 4个八面体空隙8个四面体空隙 3 单位晶胞原子数目 单位晶胞原子数 n 4 4 原子的空间坐标 5 原子半径与点阵常数 晶胞的3个棱边长度 a b c 与原子半径r之间的关系 可由简单的几何知识求出 面心立方结构 a b c 6 配位数 CN 12 K 0 74 8 密度 7 致密度 堆垛密度 A1型结构 Fe 铝 铜 镍 铅 金 银 铂等 例 已知铜是面心立方结构的金属 其原子半径为0 1278nm 相对原子质量为63 54g mol 求铜的原子密度 2 体心立方结构 A2型 1 密堆积情况 原子以ABAB 的方式堆积 体心立方近似密堆积 110 面为密排面 原子分布在立方体的8个顶点与体心上 2 原子分布 晶胞含有 2个八面体空隙4个四面体空隙 3 单位晶胞原子数 单位晶胞原子数 n 2 4 原子的空间坐标 5 原子半径与点阵常数 体心立方结构 a b c 6 配位数 A2型结构 Fe 铬 钨 钼 钒 铌 钛和 锆等 CN 8 致密度 K 0 68 7 致密度 堆垛密度 3 密排六方结构 A3型 1 密堆积情况 原子以ABAB 的方式堆积 六方紧密堆积 0001 面为密排面 12个原子分布在六方晶胞的顶点 2个原子处于上下底心 3个原子在六方晶胞体内 2 原子分布 晶胞含有 6 2 个八面体空隙 12 4 个四面体空隙 3 单位晶胞原子数 六方晶胞原子数 Z 6 单位晶胞原子数 Z 2 4 原子的空间坐标 5 原子半径与点阵常数 密排六方结构 a b c 6 配位数 A3型结构 铍 镁 镉 钛和 锆等 CN 12 致密度 K 0 74 7 致密度 堆垛密度 1 金刚石结构 常见共价晶体的晶体结构 立方晶系 2 碳原子位于立方体的8个顶点 6个面心及立方体内4个小立方体的中心 1 金刚石是面心立方格子 3 单位晶胞原子数 n 8 5 每个碳原子周围都有四个碳 碳原子之间形成共价键 CN 4 4 晶胞内各原子的空间坐标 000 0 0 0 金刚石结构 Si Ge 灰锡 Sn 人工合成的立方氮化硼BN 2 石墨结构 六方晶系 石墨结构中 层内碳原子以共价键相连 CN 3 三角形配位 层间碳原子则以分子键相连 石墨结构为碳原子成层状排列 每一层中碳原子成六方环状排列 石墨型结构 人工合成的六方氮化硼BN 根据数量关系 化学式 AX型 AX2型 A2X3型 ABO3型 AB2O4型 常见的无机化合物 NaCl型 CsCl型 ZnS型 ZnS型 CaF2型 TiO2型 刚玉 Al2O3 型 CaTiO3型 尖晶石 MgAl2O4 型 常见无机化合物晶体结构 离子晶体 晶体结构分析 离子半径 电中性 阴离子多面体之间的连接 1 密堆积情况 Cl 离子面心立方堆积 Na 离子填充八面体空隙 晶胞分子数 Z 4 晶胞中 4个八面体空隙8个四面体空隙 Na 离子填充全部八面体空隙 1 NaCl型结构 立方晶系 2 质点坐标 晶胞常数 a0 2 r r 3 配位数与配位多面体 因为 所以 Na 的配位数为CN 6 Cl 的配位数CN 6 形成 NaCl6 八面体共棱连接 NaCl型 MgO CaO SrO BaO MnO FeO CoO NiO等 2 CsCl型结构 1 密堆积情况 Cl 简单立方堆积 Cs 离子填充立方体空隙 晶胞分子数 Z 1 立方晶系 晶胞常数 CsCl型 CsBr CsI TlCl NH4Cl 2 质点坐标 或 3 配位数与配位多面体 1 密堆积情况 S2 离子面心立方堆积 Zn2 离子填充四面体空隙 晶胞分子数 Z 4 晶胞中 4个八面体空隙8个四面体空隙 Zn2 离子填充1 2四面体空隙 3 闪锌矿型结构 ZnS 立方晶系 2 质点坐标 3 配位数与配位多面体 r r 0 436 0 414 理论上 CN 6 实际上 CN 4 四面体配位 闪锌矿型 SiC Be Cd Hg等的硫化物 硒化物和碲化物 CuCl等 1 密堆积情况 S2 离子六方紧堆积 Zn2 离子填充四面体空隙 单位晶胞分子数 Z 2 晶胞中 2个八面体空隙4个四面体空隙 Zn2 离子填充1 2四面体空隙 4 纤锌矿型结构 ZnS 六方晶系 2 质点坐标 其中 u 0 875 3 配位数与配位多面体 Zn2 与S2 的配位数均为 4 闪锌矿与纤锌矿的结构区别 ZnS4 四面体层的配置情况不同 纤锌矿型 BeO ZnO AlN CdS GaAs等 1 密堆积情况 Ca2 离子面心立方堆积 F 离子填充八面体空隙 晶胞分子数 Z 4 晶胞中 4个八面体空隙8个四面体空隙 F 离子填充全部四面体空隙 5 萤石 CaF2 型结构 立方晶系 2 质点坐标 晶胞常数 3 配位数与配位多面体 r r 0 975 CNCa 8CNF 4 萤石型 RO2 反萤石型 R2O ZrO2 ThO2 CeO2 VO2 BaF2等 Li2O Na2O K2O 1 密堆积情况 O2 离子近似六方紧密堆积 Ti4 离子填充1 2八面体空隙 晶胞分子数 Z 2 晶胞中 2个八面体空隙4个四面体空隙 6 金红石 TiO2 型结构 四方晶系 2 质点坐标 u 0 31 3 配位数与配位多面体 r r 0 44 CNTi 6CNO 3 TiO6 TiO2型 GeO2 SnO2 PbO MnO2 1 密堆积情况 Ca2 和O2 作面心立方堆积 Ti4 离子填充1 4八面体空隙 晶胞分子数 Z 1 晶胞中 4个八面体空隙8个四面体空隙 7 钙钛矿 CaTiO3 型结构 立方晶系 2 质点坐标 3 配位数与配位多面体 Ti4 r r 0 436 CNTi 6Ca2 r r 0 96 CNCa 12O2 CNO 6 8 MgAl2O4尖晶石型结构 立方晶系 O2 面心立方堆积 Mg2 离子填充1 8四面体空隙 Al3 离子填充1 2八面体空隙 晶胞分子数 Z 8 8个Mg 16个Al 32个O 尖晶石型晶体结构中多面体连接方式 正尖晶石 二价阳离子A填充于