第九章晶体化学.ppt

,一、紧密堆积原理theprincipleofclosetpacking金属晶格常为等轴晶系如自然金、六方晶系如自然锇等大球体最紧密堆积离子晶格阴离子近似等大球体最紧密堆积，如磁铁矿1.等大球最紧密堆积closestpackingofequalballs一层球紧密堆积,（1）六方最紧密堆积（hexagonalclosestpacking）:两层一重复ABAB六方格子（2）立方最紧密堆积（cubicclosestpacking）:三层一重复ABCABC立方面心格子,2.空隙类型和空隙数,（1）四面体空隙tetrahedralspacing（2）八面体空隙octahedralspacing（3）空隙数N个等大球体最紧密堆积时，一个球体周围有6个八面体空隙、8个四面体空隙。组成八面体空隙需6个球、四面体空隙需4个球。1个球的八面体空隙：61/6=1四面体空隙:81/4=2N个等大球体最紧密堆积时，有N个八面体空隙、2N个四面体空隙,配位数和配位多面体coordinationnumberandpolyhedron,配位数（C.N.coordinationnumber）：原子或离子周围与之最为临近的原子或异号离子的数目配位多面体(coordinationpolyhedron)：呈配位关系的原子或异号离子的中心联线形成的级和多面体。,阳离子配位数与阳、阴离子半径比值rc/ra的关系,（cation,anion）,配位数为6时计算rc/ra的图解,三、化学键和晶格类型chemicalbondandcrystaltype,1.离子晶格ioncrystal离子键，无方向饱和性，透明，硬度较大，NaCl2.原子晶格atomcrystal共价键,方向性，不最紧密堆积，硬度大，金刚石3.金属晶格metalcrystal金属键，自然金4.分子晶格moleculecrystal范德华力，热膨胀率大，自然硫5.氢键晶格hydrogenbondcrystal氢原子，矿物中无，矿物中含有氢键，如氢氧化物，含水化合物，层状硅酸盐实际矿物晶体结构中：存在单纯的一种键力如金刚石；更多的是多种键力的存在如含氧盐，团内以共价键为主，团外离子键；许多晶体中过渡型键如Al2O3，以共价键为主。,四、典型结构分析analysisoftypicalstructure,结构类型structuretypeNaCl型：NaCl型结构：方铅矿方解石结构：NaCl结构沿L3压方解石结构ZnS型：黄铜矿结构：是ZnS结构的衍生,五、类质同象Isomorphism,刚玉：Cr红宝石，Ti蓝宝石金刚石：N顺磁性，B半导体性黄铁矿：N型导电（Co,Ni），P型导电(As,Sb)Fe金属：立方面心格子，六方格子，Co、Ni出现磁性1.概念：类似质点替代-结构形式不变，晶体常数变化不大。例：MgCo3-FeCo3,Mg,Fe任意比例，类质同象混晶Mg2sio4-Fe2sio4,Mg,Fe任意比例ZnS类质同象FeZn27%,类质同象与固溶体solidsolution：,固溶体：在固态条件下，一种组分溶于另一种组分而形成的均匀的固体。固溶体：1.替代固溶体类质同象混晶2.填隙固溶体（侵入固溶体）类质同象是固溶体的一种类型,类质同象的表示：,（，）含量多前少后，如(Mg,Fe)2sio4类质同象？CaMgCO32，Ca:Mg=1:1,2.类质同象类型typeofIsomorphism,1）替代含量：完全类质同象系列completeisomorphism不完全类质同象系列incompleteisomorphism2）电价：等价isovalentisomorphism异价heterovalentisomorphism,3.决定和影响类质同象的因素,1）原子和离子半径（r1大，r2小）（r1r2）/r2:小于15%易形成完全类质同象（r1r2）/r2:10-25%高温易形成完全类质同象，低温分离（r1r2）/r2:25-40%不易形成完全类质同象2）离子类型和键型Ca2+和Hg2+半径分别0.1nm0.102nm3）温度T高-有利如矽线石AlSi，T低-不利,4.研究类质同象的意义,寻找分散有用元素，辉钼矿Re,闪锌矿In、Ga形成环境,六、同质多象polymorphism,1.概念:同种化学成分，不同物化条件下，形成不同结构的晶体的现象。例:C:石墨-金刚石FeS2：黄铁矿-白铁矿Al2SiO5：红柱石、蓝晶石、矽线石,同质多象转变,例：石英在常压下：-石英-石英-磷石英-方石英熔体,573,870,1470,1720,Al2SiO5矿物稳定范围,七、型变（晶变）morphotropism,主要出现在二价金属的无水碳酸盐矿物中。以Ca2+半径0.1nm为界小于Ca2+方解石型结构，如Mg2+CO3,Zn2+CO3,Fe2+CO3方解石（Ca2+配位数6，三方晶系,解理1011）文石（Ca2+配位数9，斜方晶系,无解理）大于Ca2+文石型结构，斜方晶系,如Sr2+CO3,Ba2+CO3,Pb2+CO3,Ca2+,八、多型,概念：一种元素或化合物以两种或两种以上层状结构存在的现象，其单元结构层相同，只是叠置顺序不同。多型符号：数字+大写字母如：3C,2H,2M石墨的多型,九、晶体结构的有序、无序,概念：两种或两种以上原子或离子在晶体结构中占据某种位置时，如它们相互分布是任意的无序结