第二章-结晶学基础2..ppt

2.2.1典型的金属晶体结构,1,2.2物质的晶体结构,典型金属的晶体结构是最简单的晶体结构。在元素周期表中共有70多种金属元素，由于金属键无方向性和饱和性，所以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。,2,2.2.1典型的金属晶体结构,（a）面心立方（A1型）,（b）体心立方（A2型）,（c）密排六方（A3型）,3,2.2.1.1面心立方结构,常见面心立方的金属有Au、Ag、Cu、Al、-Fe等。,2.2.1.1面心立方结构,1.晶胞中的原子数：在面心立方结构中，在晶胞的8个角上各有一个原子，在晶胞的6个面中心各有一个原子。由于晶体可以看做是由很多晶胞堆砌在一起的，所以每个晶胞角上的原子不能只属于这一个晶胞，而是被相邻的8个晶胞所共有，每个晶胞实际上只占有该原子的1/8,；面心上的原子属于两个晶胞共有，每个晶胞占有该原子的1/2。,4,晶胞中所含原子数为4。,2.2.1.1面心立方结构,5,2.晶格常数和原子半径：对于面心立方结构，3个棱边的长度相等，a=b=c，所以晶格常数只有一个数值a；原子半径由原子的种类决定，不等于晶格常数。从图中可以看出，在面心立方晶胞的面对角线方向，原子排列最紧密，面对角线的长度刚好等于4个原子的半径。,原子的半径r：,2.2.1.1面心立方结构,6,3.原子排列的紧密程度-致密度：致密度：是衡量晶胞中原子堆垛的紧密程度的。其定义为晶格中原子所占实际体积与整个晶胞体积之比。致密度越大，原子的排列越紧密。,7,2.2.1.1面心立方结构,4.间隙：面心立方晶体的致密度为0.74，说明原子不可能把整个晶胞空间都占满，在晶体结构存在有空隙，因此，一些直径较小的其他元素原子就可以进入到这些间隙当中，形成合金。面心立方结构中有两种间隙，八面体间隙和四面体间隙。八面体间隙由6个面心原子围成的，四面体间隙是由晶胞角上的1个原子与3个面心原子围成的。,8,2.2.1.1面心立方结构,八面体间隙,四面体间隙,9,2.2.1.2体心立方结构,常见体心立方的金属有-Fe、V、Mo等。,2.2.1.2体心立方结构,1.晶胞中的原子数：在体心立方结构中，在晶胞的8个角上各有一个原子，在晶胞的中心有一个原子。,10,晶胞中所含原子数为2。,2.2.1.2体心立方结构,11,2.晶格常数和原子半径：对于面心立方结构，3个棱边的长度相等，a=b=c，所以晶格常数也只有一个数值a；从图中可以看出，在体心立方晶胞的体对角线方向，原子排列最紧密，体对角线的长度刚好等于4个原子的半径。,原子的半径r：,3.2.1.2体心立方结构,12,3.原子排列的紧密程度-配位数、致密度：,4.间隙：体心立方晶体的致密度为0.68，说明体心立方晶胞的致密度要小于面心立方结构的，体心立方结构中也存在有两种间隙，八面体间隙和四面体间隙。八面体间隙是由4个角上的原子与上、下两个体心原子围成的，是个扁八面体间隙。四面体间隙是由一条棱边两端的原子与上、下两个体心原子围成的。,13,2.2.1.2体心立方结构,扁八面体间隙,四面体间隙,金刚石晶体结构,14,化学式C：晶体结构为立方晶系，立方面心格子，碳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四个小立方体中心；每个晶胞中原子数Z=8，每个碳原子周围都有4个碳原子，之间以共价键结合。性质：硬度大、具有半导体性能、极好的导热性；与其结构相同的有硅、锗、灰锡、合成立方氮化硼等。,15,一、AX型结构，二、AX2型结构，三、A2X3型结构，四、ABO3型结构，五、AB2O4型（尖晶石，spinelle）结构,16,2.2.2离子晶体结构,一.AX型结构AX型结构主要有CsCl，NaCl，ZnS，NiAs等类型的结构，其键性主要是离子键，其中CsCl，NaCl是典型的离子晶体，NaCl晶体是一种透红外材料；ZnS带有一定的共价键成分，是一种半导体材料；NiAs晶体的性质接近于金属。大多数AX型化合物的结构类型符合正负离子半径比与配位数的定量关系，见表1-4。只有少数化合物在r+/r-0.732或r+/r-0.414时仍属于NaCl型结构。如KF，LiF，LiBr，SrO，BaO等。,17,2.2.2.1典型的离子晶体结构,1.NaCl型结构NaCl属于立方晶系（见图1-15），晶胞参数的关系是a=b=c，=90o，点群m3m，空间群Fm3m。结构中Cl离子作面心立方最紧密堆积，Na+填充八面体空隙的100%；两种离子的配位数均为6；配位多面体为钠氯八面体NaCl6或氯钠八面体ClNa6；八面体之间共棱连接（共用两个顶点）；一个晶胞中含有4个NaCl“分子”，整个晶胞由Na离子和Cl离子各一套面心立方格子沿晶胞边棱方向位移1/2晶胞长度穿插而成。,18,19,描述结构的方法（1）坐标系法Cl-：000,0,0,0Na+:00,00,00,（2）球体紧密堆积法Cl-按立方面心紧密堆积，Na+填充全部的八面体空隙（3）配位多面体及其连接方式NaCl是由Na-Cl八面体以共棱的方式连接而成的。,NaCl型结构在三维方向上键力分布比较均匀，因此其结构无明显解理（晶体沿某个晶面劈裂的现象称为解理），破碎后其颗粒呈现多面体形状。常见的NaCl型晶体是碱土金属氧化物和过渡金属的二价氧化物，化学式可写为MO，其中M2+为二价金属离子。结构中M2+离子和O2-离子分别占据NaCl中Na+和Cl-离子的位置。这些氧化物有很高的熔点，尤其是MgO（矿物名称方镁石），其熔点高达2800左右，是碱性耐火材料镁砖中的主要晶相。,21,MgO具有NaCl结构，根据O2-半径0.140nm和Mg2+半径为0.072nm，计算球状离子所占据的空间分数（致密度）；MgO的密度。解：MgO属于NaCl型结构，即面心立方结构，每个晶胞中含有4个Mg2+和4个O2-，故MgO所占体积为VMgO=44/3(RMg2+3+RO2-3）=16/3(0.0723+0.1403)=0.0522（nm3)Mg2+和O2-在面心立方的棱边上接触a=2（RMg2+RO2-）=2(0.072+0.140)=0.424nm堆积系数=VMgO/V晶胞=0.0522/(0.424)3=68.5%DMgO=mMgO/V晶胞=n.(M/N0)/a3=4(24.3+16.0)/(0.42410-7)36.021023=3.51g/cm3,22,根据鲍林静电价规则，S=Z/nNaCl:每一个Na+静电键强度是1/6。正负离子的配位数相等，都是6。因此键强度总和达到氯离子的价电荷数(6x(1/6)=1)MgO:阳离子Mg2+的静电键强度是2/6,键强度总和等于氧离子O2-的电价6x(2/6)=2,作业：在萤石晶体结构中，Ca2+半径0.112nm，F-半径0.131nm，萤石晶胞棱长为0.547nm，求：萤石晶体中离子堆积系数萤石的密度,24,2.CsCl型结构CsCl属于立方晶系，点群m3m，空间群Pm3m，如图所示。结构中正负离子作简单立方堆积，配位数均为8，晶胞分子数为1，键性为离子键。CsCl晶体结构也可以看作正负离子各一套简单立方格子沿晶胞的体对角线位移1/2体对角线长度穿插而成。,25,3.立方ZnS（闪锌矿，zincblende）型结构闪锌矿属于立方晶系，点群3m，空间群F3m，其结构与金刚石结构相似，如图所示。结构中S2-离子作面心立方堆积，Zn2+离子交错地填充于8个小立方体的体心，即占据四面体空隙的1/2，正负离子的配位数均为4。一个晶胞中有4个ZnS“分子”。整个结构由Zn2+和S2-离子各一套面心立方格子沿体对角线方向位移1/4体对角线长度穿插而成。由于Zn2+离子具有18电子构型，S2-离子又易于变形，因此，Zn-S键带有相当程度的共价键性质。常见闪锌矿型结构有Be，Cd，Hg等的硫化物，硒化物和碲化物以及CuCl及-SiC等。,26,27,图1-17闪锌矿结构,（a）晶胞结构,（c）ZnS4分布及连接,（b）（001）面上的投影,4.六方ZnS（纤锌矿，wurtzite）型结构及热释电性（1）结构解析纤锌矿属于六方晶系，点群6mm，空间群P63mc，晶胞结构如图1-18所示。结构中S2-作六方最紧密堆积，Zn2+占据四面体空隙的1/2，Zn2+和S2-离子的配位数均为4。六方柱晶胞中ZnS的“分子数”为6，平行六面体晶胞中，晶胞分子数为2。结构由Zn2+和S2-离子各一套六方格子穿插而成。常见纤锌矿结构的晶体有BeO、ZnO、CdS、GaAs等晶体。,28,29,图1-18纤锌矿结构六方柱晶胞,（2）纤锌矿结构与热释电性及声电效应某些纤锌矿型结构，由于其结构中无对称中心存在，使得晶体具有热释电性，可产生声电效应。热释电性是指某些象六方ZnS的晶体，由于加热使整个晶体温度变化，结果在与该晶体c轴平行方向的一端出现正电荷，在相反的一端出现负电荷的性质。晶体的热释电性与晶体内部的自发极化有关。实际上，这种晶体在常温常压下就存在自发极化，只是这种效应被附着于晶体表面的自由表面电荷所掩盖，只有当晶体加热时才表现出来，故得其名。热释电晶体可以用来作红外探测器。,30,纤锌矿型结构的晶体，如ZnS、CdS、GaAs等和其它II与IV族，III与V族化合物，制成半导体器件，可以用来放大超声波。这样的半导体材料具有声电效应。通过半导体进行声电相互转换的现象称为声电效应。,31,AX2型结构主要有萤石（CaF2，fluorite）型，金红石（TiO2，rutile）型和方石英（SiO2，-cristobalite）型结构。其中CaF2为激光基质材料，在玻璃工业中常作为助熔剂和晶核剂，在水泥工业中常用作矿化剂。TiO2为集成光学棱镜材料，SiO2为光学材料和压电材料。AX2型结构中还有一种层型的CdI2和CdCl2型结构，这种材料可作固体润滑剂。AX2型晶体也具有按r+/r-选取结构类型的倾向，见表。,32,二、AX2型结构,33,AX2型结构类型与r+/r-的关系,立方晶系，点群m3m，空间群Fm3m，如图1-19所示。Ca2+位于立方晶胞的顶点及面心位置，形成面心立方堆积，F填充在八个小立方体的体心。Ca2+的配位数是8，形成立方配位多面体CaF8。F的配位数是4，形成FCa4四面体，F占据Ca2+离子堆积形成的四面体空隙的100%。或F作简单立方堆积，Ca2+占据立方体空隙的一半。晶胞分子数为4。由一套Ca2+离子的面心立方格子和2套F离子的面心立方格子相互穿插而成。,34,1.萤石（CaF2）型结构及反萤石型结构,35,（a）晶胞结构图,（b）配位情况,36,图1-19萤石型结构,（a）晶胞结构图,（b）CaF8立方体及其连接,（c）FCa4四面体及其连接,CaF2与NaCl的性质对比：F半径比Cl小，Ca2+半径比Na+稍大，综合电价和半径两因素，萤石中质点间的键力比NaCl中的键力强，反映在性质上，萤石的硬度为莫氏4级，熔点1410，密度3.18，水中溶解度0.002；而NaCl熔点808，密度2.16，水中溶解度35.7。萤石结构的解理性：由于萤石结构中有一半的立方体空隙没有被Ca2+填充，所以，在111面网方向上存在着相互毗邻的同号离子层，其静电斥力将起主要作用，导致晶体在平行于111面网的方向上易发生解理，因此萤石常呈八面体解理。,37,结构-性能关系,常见萤石型结构的晶体是一些四价离子M4+的氧化物MO2，如ThO2，CeO2，UO2，ZrO2（变形较大）等。碱金属元素的氧化物R2O，硫化物R2S，硒化物R2Se，碲化物R2Te等A2X型化合物为反萤石型结构，它们的正负离子位置刚好与萤石结构中的相反，即碱金属离子占据F离子的位置，O2-或其它负离子占据Ca2+的位置。这种正负离子位置颠倒的结构，叫做反同形体。,38,2.金红石（TiO2）型结构金红石属于四方晶系，点群4/mmm，空间群P4/mnm，其结构如图1-20所示。结构中O2-离子作变形的六方最紧密堆积，Ti4+离子在晶胞顶点及体心位置，O2-离子在晶胞上下底面的面对角线方向各有2个，在晶胞半高的另一个面对角线方向也有2个。Ti4+离子的配位数是6，形成TiO6八面体。O2-离子的配位数是3，形成OTi3平面三角单元。Ti4+填充八面体空隙的1/2。晶胞中TiO2的分子数为2。整个结构可以看作是由2套Ti4+的简单四方格子和4套O2-的简单四方格子相互穿插而成。,39,图1-20金红石（TiO2）型结构,40,（b）（001）面上的投影图,（a）晶胞结构图,TiO2除金红石型结构之外，还有板钛矿和锐钛矿两种变体，其结构各不相同。常见金红石结构的氧化物有SnO2，MnO2，CeO2，PbO2，VO2，NbO2等。TiO2在光学性质上具有很高的折射率（2.76），在电学性质上具有高的介电系数。因此，TiO2成为制备光学玻璃的原料，也是无线电陶瓷中常用的晶相。,41,42,3.碘化镉（CdI2）型结构碘化镉属于三方晶系，空间群P3m，是具有层状结构的晶体，如图1-21所示。Cd2+离子位于六方柱晶胞的顶点及上下底面的中心，I位于Cd2+三角形重心的上方或下方。每个Cd2+处在6个I组成的八面体的中心，其中3个I在上，3个I在下。每个I与3个在同一边的Cd2+相配位。I离子在结构中按变形的六方最紧密堆积排列，Cd2+离子相间成层地填充于1/2的八面体空隙中，形成了平行于（0001）面的层型结构。每层含有两片I离子，一片Cd2+离子。,层内CdI6八面体之间共面连接（共用3个顶点），见图1-21（b），由于正负离子强烈的极化作用，层内化学键带有明显的共价键成分。层间通过分子间力结合。由于层内结合牢固，层间结合很弱，因而晶体具有平行（0001）面的完全解理。常见CdI2型结构的层状晶体是Mg（OH）2，Ca（OH）2等晶体。,43,44,图1-21碘化镉型结构,A2X3型化合物晶体结构比较复杂，其中有代表性的结构有刚玉型结构，稀土A、B、C型结构等。由于这些结构中多数为离子键性强的化合物，因此，其结构的类型也有随离子半径比变化的趋势，如图1-22所示。,45,三、A2X3型结构,46,图1-22A2X3型结构类型与r+/r-的关系,B2O3,CN=3,CN=6,刚玉,Al、Cr、Fe,C型稀土氧化物,B型稀土氧化物,A型稀土氧化物,MnScIn,Ln-Nd,Sm-La,0.42,0.32,0.78,O,S,Se,Te,r+/r-,刚玉（-Al2O3）型结构刚玉，即-Al2O3，天然-Al2O3单晶体称为白宝石，其中呈红色的称为红宝石（ruby），呈兰色的称为蓝宝石（sapphire）。刚玉属于三方晶系，空间群Rc。以原子层的排列结构和各层间的堆积顺序来说明其结构，见图1-23。,47,48,图1-23刚玉（-Al2O3）型结构,刚玉型结构的化合物还有-Fe2O3（赤铁矿，hematite），Cr2O3，V2O3等氧化物以及钛铁矿（ilmenite）型化合物FeTiO3，MgTiO3，PbTiO3，MnTiO3等。刚玉硬度非常大，为莫氏硬度9级，熔点高达2050，这与Al-O键的牢固性有关。-Al2O3是高绝缘无线电陶瓷和高温耐火材料中的主要矿物。刚玉质耐火材料对PbO2，B2O3含量高的玻璃具有良好的抗腐蚀性能。,49,在含有两种正离子的多元素化合物中，其结构基元的构成分为两类：其一是结构基元是单个原子或离子；其二是络阴离子。ABO3型结构中，如果A离子与氧离子尺寸相差较大，则形成钛铁矿型结构，如果A离子与氧离子尺寸大小相同或相近，则形成钙钛矿型结构，其中A离子与氧离子一起构成FCC面心立方结构。,50,四、ABO3型结构,1.钙钛矿（perovskite，CaTiO3）型结构与铁电效应（1）结构解析钙钛矿是以CaTiO3为主要成分的天然矿物，理想情况下其结构属于立方晶系，如图1-26所示。结构中Ca2+和O2-离子一起构成FCC堆积，Ca2+位于顶角，O2-位于面心，Ti4+位于体心。Ca2+、Ti4+和O2-的配位数分别为12、6和6。Ti4+占据八面体空隙的1/4。TiO6八面体共顶连接形成三维结构。这种结构只有当A离子位置上的阳离子（如Ca2+）与氧离子同样大小或比其大些，并且B离子（Ti4+）的配位数为6时才是稳定的。,51,52,图1-26钙钛矿型晶体结构,（a）晶胞结构,（b）反映Ca2+配位的晶胞结构（另一种晶胞取法）,（c）TiO6八面体连接,实际晶体中能满足这种理想情况的非常少，多数钙钛矿型结构的晶体都不是理想结构而有一定畸变。代表性的化合物是BaTiO3、PbTiO3等，具有高温超导特性的氧化物的基本结构也是钙钛矿结构。钙钛矿型结构的化合物，在温度变化时会引起晶体结构的变化。以BaTiO3为例，有低温到高温。其中三方、斜方、正方都是由立方点阵经少许畸变而得到，如图1-27所示。这种畸变与晶体的介电性能密切相关。高温时由立方向六方转变时要进行结构重组，立方结构被破坏，重构成六方点阵。,53,54,图1-27立方点阵变形时形成的三方、斜方及正方点阵,1.结构解析AB2O4型晶体以尖晶石为代表，式中A为2价，B为3价正离子。尖晶石（MgAl2O4）结构属于立方晶系，空间群Fd3m，如图1-30所示。结构中O2-作面心立方最紧密堆积，Mg2+填充在四面体空隙，Al3+离子占据八面体空隙。,55,五、AB2O4型（尖晶石，spinelle）结构,图1-30（a）为尖晶石晶胞图，它可看作是8个小块交替堆积而成。小块中质点排列有两种情况，分别以A块和B块来表示，见图（b）。A块显示出Mg2+离子占据四面体空隙，B块显示出Al3+离子占据八面体空隙的情况。晶胞中含有8个尖晶石“分子”，即8MgAl2O4，因此，晶胞中有64个四面体空隙和32个八面体空隙，其中Mg2+离子占据四面体空隙的1/8，Al3+离子占据八面体空隙的1/2。,56,在尖晶石结构中，如果A离子占据四面体空隙，B离子占据八面体空隙，称为正尖晶石。反之，如果半数的B离子占据四面体空隙，A离子和另外半数的B离子占据八面体空隙，则称为反尖晶石。如果用()表示四面体位置，用表示八面体位置，则正反尖晶石结构式可表示为：(A)B2O4正尖晶石，(B)ABO4反尖晶石。实际尖晶石中，有的是介于正、反之间，既有正尖晶石，又有反尖晶石，称为混合尖晶石，结构式表示为（A1-xBx）AxB2-xO4，其中（0x1）。例如，MgAl2O4，CoAl2O4，ZnFe2O4为正尖晶石结构；NiFe2O4，NiCo2O4，CoFe2O4等为反尖晶石结构；CuAl2O4，MgFe2O4等为混合型尖晶石。,57,58,图1-30尖晶石（MgAl2O4）的结构,硅酸盐是地表含量最丰富的材料，硅酸盐是制造传统无机非金属材料如陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料最基本原料。,硅酸盐晶体,59,60,三、硅酸盐化学式表示法：1）用氧化物表示的方法，由于硅酸盐是由不同的氧化物组成的，故它们的化学式可用氧化物表示，其书写的顺序为：碱金属氧化物二价氧化物三价氧化物SiO2H2O如钾长石可写成K2OAl2O36SiO2;高岭石可写为：Al2O32SiO22H2O2)用无机配合物的形式表示，书写顺序为：碱金属离子二价离子Al3+Si4O2-OH-;如钾长石可写成KAlSi3O8;高岭石可写为Al4Si4O10(OH)8。,61,硅酸盐结构特征：1.基本单元为-SiO4四面体，平均间距是0.16nm，小于硅氧半径之和，说明不是纯离子键结合，存在共价键成分。2.每个氧只能被两个-SiO4四面体所共有。3.SiO4四面体可以孤立的存在，也可以通过共顶点连接存在于结构中。4.Si-0-Si结合键不形成直线，而是一折线，夹角约145度。,62,四、硅酸盐晶体结构类型1.岛状结构：该结构中SiO4四面体以孤岛状存在，各顶点之间并不互相连接，每个O2-一侧与1个Si4+连接，另一侧与其它金属离子相配位使电价平衡。典型岛状结构的硅酸盐有锆英石ZrSiO4、镁橄榄石Mg2SiO4、石榴子石Mg3Al2SiO43等,63,镁橄榄石结构：化学式为Mg2SiO4，镁橄榄石结构中，O2-离子近似于六方最紧密堆积排列，Si4+离子填于四面体空隙的1/8；Mg2+离子填于八面体空隙的1/2。每个SiO4四面体被MgO6八面体所隔开，呈孤岛状分布。鲍林第一规则：Rsi/Ro=0.295(0.225-0.414);RMg/Ro=0.59(0.414-0.732);Si配位数4；Mg配位数6；鲍林第二规则：每个氧离子周围有3个Mg和1个Si,总键强S=3(2/6)+1(4/4)=2;从鲍林第四规则看，镁橄榄石中，电价高、配位数低的Si没有共用任何几何元素，呈岛状分布；而电价低、配位数高的Mg有共顶和共棱的现象。,64,2.组群状（环状）结构结构特点：2个、3个、4个和6个SiO44-四面体通过公共氧连接而成的四面体群体，群体间由金属离子连接。桥氧：连接两个Si4+离子的氧称为桥氧。特点：电价被饱和，一般不再与其他离子再配位，也称为非活性氧。非桥氧：只有一侧与Si4+离子相连接的氧，称为非桥氧或活性氧。特点：电价未饱和的氧，。双四面体构成Si2O76-络阴离子，如硅钙石Ca3Si2O7,65,66,3.链状结构结构特点SiO44-四面体通过共用的氧离子（桥氧）相连接，形成向一维方向无限延伸的长链，链间由金属离子连接。重要代表如锂辉石LiAlSi2O6、透辉石CaMgSi2O6。根据硅氧四面体共用顶点数目的不同，分为两类。单链：每个硅氧四面体通过共用两个顶点向一维方向无限延伸，形成单链结构。单链的化学式可以写成Si2O6n4n-双链：两条相同的单链通过尚未共用的氧组成带状、形成双链。双链的化学式可以写成Si4O11n6n-，双链结构中的硅氧四面体，一半桥氧数为3，另一半为2。,图1-35-1硅氧四面体所构成的链,67,（a）单链结构（b）双链结构（c）（d）（e）为从箭头方向观察所得的投影图,68,单链Si2O64-,双链Si4O116-,性质特点链内：Si4+O2-结合键强链间：M+O2-结合键弱性质表现矿物很容易沿链间结合较弱处劈裂，成为柱状或纤维状解理。（石棉）,69,4.层状结构结构特点每个硅氧四面体通过3个在同一平面内的桥氧连接，构成向二维方向伸展的六节环状的硅氧层。在六节环状的层中，可以取出一个矩形单元Si4O104-，硅氧层的化学式可写为Si4O10n4n-。分类：按照硅氧层中活性氧的空间取向不同，分为单网层和复网层。单网层：硅氧层的所有活性氧离子均指向同一个方向。复网层：两层硅氧层中的活性氧交替的指向相反方向。活性氧的电价由其他金属离子来平衡，一般为6配位的Mg2+或Al3+离子，同时水分子以OH-形式存在于这些离子周围，M(O,OH)6x-络离子结构。M与O2-,OH-形成6配位，处于八面体空隙;若为M2+，则M2+填充全部八面体空隙；若为M3+，则M3+填充全部八面体空隙的2/3。,70,71,层状Si4O104-,（单网层）：一层SiO44-+M(O,OH)6x-;（复网层）二层相对的SiO44-层夹一层M(O,OH)6x-,72,高岭石结构：Al2O32SiO22H2O即(Al4Si4O10(OH)8)由硅氧层和水铝石层构成的单网层结构。a.Al3+的配位数及配位多体？CN=6，Al3+与2个O2-和4OH-离子同时配位，形成AlO2(OH)4八面体2个非桥氧将SiO44-层和水铝石层连接起来b.Al3+填充空隙的情况如何？填充八面体空隙的2/3,73,高岭石的结构单层网Al(O2OH4)5-,c.各负离子的电价是否饱和？桥氧:O2-同时连接两个Si4+，饱和非桥氧：O2-同时连接一个Si4+，两个Al3+，饱和OH-：连接两个Al3+，饱和d.单元层之间的结合力？氢键：强于分子间的结合力范德华力，单元层之间水分子不易进入，可以交换的阳离子容量小。e.晶体性质？层间结合力强，水分子不易进入层间，与水拌和体积不膨胀，泥料可塑性差（黏土-水系统解释）。层内力远远大于层间力，容易形成片状解理。,74,蒙脱石结构Al2Si4O10(OH)2nH2O由两层硅氧四面体层和夹在中间的水铝层组成。单元层间：范德华力，弱。SiO44-中的Si4+可被Al3+取代（同晶取代），为平衡电价，吸附低价正离子，易解吸，使颗粒荷电，因此使陶瓷制品因带某些离子而具有放射性。性质：加水体积膨胀，泥料可塑性好。,75,蒙脱石结构三层型Al(O4OH2)7-,76,五、架