共价晶体+点缺陷习题答案

1、1、简述离子晶体的结构规则；A负离子配位体多面体规则B电价规则C负离子多面体共用顶，共用棱，共用面的规则D不同种类正离子配位多面体连接规则E节约规则2、简述钙钛矿CaTiO3的晶体结构；在晶胞中画出(-11-2)晶面，指出原子沿111方向的堆垛顺序，并计算其面间距；图2.59为理想钙钛矿型结构的立方晶胞。Ca*和/-构成他结构,在立方体的顶角O2-在立方体的六个面心上;而较小的Ti”填于由6个02-所构成的八面体TiQ空隙中，这个位置刚好在由+构成的立方体的中心。由组成得知,Ti”只填满1/4的八面休空隙。TiOA面体群相互以顶点相接,C?+则填于TiQ八面体群的空隙中，并被12个所包围，故的

2、配位数为12,而Ti4+的配位数为6,见图2.59(b)所示。(a)(b)图2.59钙钛矿型结构(a)晶胞结构(b)配位名面体的连接和配位数为J2的情况(a)(b)图2.59钙钛矿型结构(a)晶胞结构(b)配位多面体的连接和齢配位数为12的情况3、指出CaF2(萤石)型结构的点阵类型，Ca2+和F-在晶胞中所处的位置、配位数、构成的多面体类型；a.CaF,萤石)型结构。巧属立方晶系，面心立方点阵,Fm3m空间群，其结构如图2.55所示，正负离子数比为1：2。图2.55莹石(CaFj型结构(a)晶胞图(b)QF多面体图k)FCaJ多面体图”从图中可看出,玄十处在立方体的顶角和各面心位置,形成面心

3、立方结梅。离子位于立方体内8个小立体的中心位置，即填充了全部的四面体空隙，构成了FCaJ四面体，见图2.55(c),配位数为4。若F作简单立方堆积填于半数的立方体空隙中，则构成聞立方体，故甘的配位数为艮立方体之间共棱连接，见图2.55(b)。从空间结构看+构成一套完整的面心立方结构，旷构成了两套面心立方格子,它们在体对角线+和处互相穿插而成口4、硅酸盐晶体结构的基本特点、分类和结构单元分子式；写出单链和双链结构单元的分子式并图示之基本特点：A构成硅酸盐的基本结构单元为SiO44-四面体。B按电价规则，每个O2-最多只能为两个SiO44-四面体所共有。C按第三规则，SiO44-四面体中未饱和的氧

4、离子和金属正离子结合后，可以相互独立地在结构中存在，或者可以通过共用四面体顶点彼此连接成单链、双链或成层状、网状的复杂结构，但不能共棱和共面连接，且同一类型硅酸盐中，SiO4四面体间的连接方式一般只有一种。DSiO44-四面体中的Si-O-Si结合键通常并不是一条直线，而是夹角不等的折线，键角多为145。分类：孤岛状硅酸盐(原硅酸盐)结构；组群状硅酸盐晶体结构；链状硅酸盐晶体结构；层状硅酸盐晶体结构；架状硅酸盐晶体结构Si4O11n6n-:链状硅酸盐，双链结构；SiOJ/n-:链状硅酸盐，双链结构。5、ZnS与金刚石型结构有何区别？金刚石结构立方ZnS型结构立方ZnS型结构：C.立方ZnS型结

5、构立方ZnS结构类型又称闪锌矿型(jS-ZnS),属于立方晶系，面心立方点阵,F43?n空间群，如图2.53所示。从图中可以看出号位于立方晶胞的角顶和面心上，构成套完整的面心立方晶格，而也构成了一套面心立方格子，在体对角线1/4处互相穿插而成。这可从图2.53(b)的投影图中清楚看到，这里所标注的数字是以Z轴晶胞的高度为100,其他离子根据各自位置标注为75,50,25,0o在闪锌矿的晶胞中，一种离子(呼一或Zn24)占据面心立方结构的结点位置，列一种离子(Zn”或则占据四面体间隙的一半。Zi?+配位数为4,S的配位数也为4。四面体共顶连接(见图2.53(c)o理论上r斎厲孑为0.414,配位

6、数应为6,但Zi?十极化作用很强,S又极易变形，因此，配位数降至4,一个皆被4个ZnSj四面体共用金刚石结构：里，每个碳原子均有4个等距离(0.154nm)的最近邻原子，全部按共价键结合，符合8N规则。其晶体结构属于复杂的面心立方结构，碳原子除按通常的fee排列外，立方体内还有4个原子，它们的坐标分别为相当于晶内其中4个四面体间隙中心的位置。故晶胞内共含8个原子。实际上，该晶体结构可视为两个面心立方晶胞沿体对角线相对位移寺距离穿插而成。区别：在闪锌矿(ZnS)中，S离子取代了fee结点位置的碳原子，Zn离子则取代了4个四面体间隙中的碳原子。6、共价晶体结构的特点，举出二种具有金刚石型结构的共价

7、晶体。共价晶体的共同特点是配位数服从8N法则，N为原子的价电子数.这就是说结构中每个原子都有8N个最近邻的原子。这一特点就造成共价键结构具有饱和性。具有金刚石型结构的还有：aSn,Si,Ge。7、写出6种由C，Cu，O，Mg，Si，Al，Ti，H元素之间可能形成的不同类型且具有化学键的晶体。指出这些晶体中原子间结合键的性质、晶体结构的类型和特征、性能特点，并画出立方晶系晶体的晶胞。金属键：aAl合金固溶体bCu合金固溶体cTi合金固溶体dMg合金固溶体离子键：a镁橄榄石Mg2SiO4晶体结构的类型：正交晶系晶体结构特征：每个晶胞中有4个“分子”，其中有28个离子(8个Mg2+,4个Si4+和1

8、6个各SiO44-四面体单独存在，其顶角相间地朝上朝下各SiO44-四面体通过O-Mg-O键连接在一起。Mg2+周围有六个02-位于几乎是正八面体MgO6的顶角，整个结构可看成是由四面体和八面体堆积而成的。02-近似按照六方排列，因为氧离子比大多数其他离子尺寸大。氧离子成密堆积结构是许多硅酸盐结构的一个特征。性能特点：镁橄榄石结构紧密，Mg-O,Si-0静电键强，结构稳定，熔点1890，是碱性耐火材料中的重要矿物相。bMgAl2O4尖晶石晶体结构的类型：立方晶系，FCC晶体结构特征：P63-64性能特点：电价饱和，结构稳定。Al0键，Mg0键均为较强的离子键，故结合牢固，硬度硬，熔点高(2135C),化学稳定性好ca-A12O3刚玉晶体结构的类型：三(菱)方晶系晶体结构特征：P62性能特点：刚玉性质极硬，莫氏硬度9,不易破碎，熔点2050C，这与结构中A1-O键的结合强度密切相关。dP-方石英SiO2