晶体的堆积方式

关于晶体的堆积方式第1页，共23页，2023年，2月20日，星期四等大球体的最紧密排列平面有如图的形式第2页，共23页，2023年，2月20日，星期四球体最紧密堆积A位C位第3页，共23页，2023年，2月20日，星期四第三层有两种完全不同的堆积方式。

1.堆积在单层空隙位置

从垂直图面的方向观察，第三层球的位置正好与第一层相重复。如果继续堆第四层，其又与第二层重复，第五层与第三层重复，如此继续下去，这种紧密堆积方式用ABABAB……的记号表示。球体最紧密堆积第4页，共23页，2023年，2月20日，星期四2.堆积在穿透一、二层的双层空隙位置

此时第三层和第一、二层都不同。在叠置第四层时，才与第一层重复，第五层与第二层重复，第六层与第三层重复，这种紧密堆积方式用ABCABC……的记号表示。球体最紧密堆积第5页，共23页，2023年，2月20日，星期四球体最紧密堆积第6页，共23页，2023年，2月20日，星期四等大球体还有其它堆积方式，但不是最紧密堆积，如体心立方堆积、简单立方堆积、简单六方堆积、体心四方堆积、四面体堆积等。其它的堆积方式：四层堆积ABAC五层堆积ABCAB六层堆积ABCACB九层堆积ABABCBCAC第7页，共23页，2023年，2月20日，星期四对于多层最密堆积，可用另一种方法表示：对每一层可看其上下两层的情况，如果上下两层一样，则中间这一层用h来表示（hexagonal）；如果上下两层不一样，则中间一层用c表示（cubic）如六层堆积的情况：(1)…ABCACBABCACBABCACB

…hcchcchcchcchcchcc(2)…ABABACABABACABABAC…chhhchchhhch

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其它的堆积方式：第8页，共23页，2023年，2月20日，星期四对不等大球体堆积，可看成较大的球体作等大球体的密堆积，而较小的球按其大小，充填在八面体或四面体空隙中，形成不等大球体的紧密堆积。这种堆积方式，在离子晶体构造中相当于半径较大的阴离子作密堆积，半径较小的阳离子充填于空隙中。在实际晶体中，阳离子的大小不一定无间隙地充填在空隙中，当阳离子的尺寸稍大于空隙，将会略微“撑开”阴离子堆积。当阳离子的尺寸较小，填充在阴离子空隙内有余量。这两种结果都将对晶体结构及性能产生影响。不等大球体的紧密堆积第9页，共23页，2023年，2月20日，星期四离子晶体的结构可以看做不等径球的密堆积，通过密堆积可以了解其结构特性。负离子看做等径球的密堆积，正离子填充到四面体或八面体空隙中。第10页，共23页，2023年，2月20日，星期四NaCl结构Cl离子形成最密堆积，Na离子填在所有的八面体空隙。第11页，共23页，2023年，2月20日，星期四ZnS（闪锌矿）S离子形成A1最密堆积，Zn离子填在一半的四面体空隙。第12页，共23页，2023年，2月20日，星期四ZnS（铅锌矿）S离子形成A3最密堆积，Zn离子填在一半的四面体空隙。第13页，共23页，2023年，2月20日，星期四CaF2结构：Ca构成A1最密堆积，F填充所有的四面体空隙。第14页，共23页，2023年，2月20日，星期四CaTiO3结构：第15页，共23页，2023年，2月20日，星期四第一规则（配位多面体规则）在每个正离子的周围，形成负离子的配位多面体。正负离子的距离决定于离子半径和，正离子的配位数取决于正负离子半径比。离子晶体中，离子半径直接影响到离子的配位数价态与配位数的关系不大，如NaCl，MgO，ScN，TiC均为NaCl结构(6:6)，键型从离子键向共价键转变。Pauling规则第16页，共23页，2023年，2月20日，星期四配位多位体及其构型第17页，共23页，2023年，2月20日，星期四第二规则（静电价规则）在稳定的离子晶体结构中，每个负离子的电价数，等于或近似等于这个负离子与其邻近的正离子之间各静电键的强度之和。即离子晶体结构必须保证局域电中性。静电键定义：z-=Σsi=Σ(z+/n+)z-为负离子电价数，z+为正离子电价数，n+为正离子配位数。对于二元化合物AXBY，A，B的配位数为Y:X。Pauling规则第18页，共23页，2023年，2月20日，星期四对于理想的CaTiO3结构Ca2+与12个O2-配位，SCa=2/12=1/6Ti4+与6个O2-配位，STi=4/6=2/3O2-周围有4个Ca2+和2个Ti4+

，ZO=4SCa+2STi=2静电价计算第19页，共23页，2023年，2月20日，星期四第三规则（多面体连接规则）在一个配位结构中，配位多面体公用棱，特别是公用面，会使结构的稳定性降低；正离子的价数越高、配位数越小，这一效应越显著；在正负离子半径比达到配位多面体的最低极限，这一效应更为显著。Pauling规则四面体和八面体公用顶点、棱、面的情况第20页，共23页，2023年，2月20日，星期四两个规则的MX4和两个规则的MX6连接时M-M间距离第21页，共23页，2023年，2月20日，星期四第