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。,1,1、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：,2,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：,3,（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）：,4,（6）配位数：,CN=12,K=0.74,（8）密度：,（7）致密度（堆垛密度）：,5,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。,6,2、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：,7,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：,8,（5）原子半径与点阵常数：,体心立方结构（a=b=c）：,9,（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）：,10,3、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：,11,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；,12,（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）：,13,（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）：,14,1、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：n8,15,（5）每个碳原子周围都有四个碳，碳原子之间形成共价键，CN4,（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,16,2、石墨结构,六方晶系,石墨结构中：层内碳原子以共价键相连，CN3，三角形配位；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,17,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,18,（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,19,（2）质点坐标：,晶胞常数：a0=2(r+r),20,（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,21,2、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：,22,CsCl型：CsBr、CsI、TlCl、NH4Cl,（2）质点坐标：,或,（3）配位数与配位多面体：,23,（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,24,（2）质点坐标：,25,（3）配位数与配位多面体：,r+/r0.4360.414，理论上，CN6，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,26,（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,27,（2）质点坐标：,其中，u0.875,（3）配位数与配位多面体：,Zn2与S2的配位数均为：4,28,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,29,（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,30,（2）质点坐标：,晶胞常数：,31,（3）配位数与配位多面体：,r/r0.975，CNCa8CNF4,32,萤石型（RO2）：,反萤石型（R2O）：,ZrO2、ThO2、CeO2、VO2、BaF2等,Li2O、Na2O、K2O.,33,（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,34,（2）质点坐标：,u0.31,35,（3）配位数与配位多面体：,r/r0.44，CNTi6CNO3,TiO6,TiO2型：GeO2、SnO2、PbO、MnO2,36,（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,37,（2）质点坐标：,38,（3）配位数与配位多面体：,Ti4+：r/r0.436，CNTi6Ca2+：r/r0.96，CNCa12O2：CNO6,39,8、MgAl2O4尖晶石型结构,立方晶系,40,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,41,尖晶石型晶体结构中多面体连接方式,42,正尖晶石：二价阳离子A填