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文档简介
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、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: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:(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):(6)配位数:CN=12
K=0.74(8)密度:(7)致密度(堆垛密度):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。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:晶胞含有:6个八面体空隙
12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:(5)原子半径与点阵常数:体心立方结构(a=b=c):(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):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: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;(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):(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):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:n=8(5)每个碳原子周围都有四个碳,碳原子之间形成共价键,CN=4(4)晶胞内各原子的空间坐标:000,½½0,½0½
,0½½,
¼¼¾,¼
¾
¼,¾
¼
¼
,
¾
¾
¾金刚石结构:Si、Ge、灰锡α-Sn、人工合成的立方氮化硼BN……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,CN=3,三角形配位;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……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(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(2)质点坐标:晶胞常数:a0=2(r++r-)(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:CsCl型:CsBr、CsI、TlCl、NH4Cl……(2)质点坐标:或(3)配位数与配位多面体:(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(2)质点坐标:(3)配位数与配位多面体:r+/r-=0.436>0.414,理论上,CN=6,实际上,CN=4,四面体配位
闪锌矿型:β-SiC,Be、Cd、Hg等的硫化物、硒化物和碲化物,CuCl等(1)密堆积情况:Ca2+离子面心立方堆积;F-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;F-离子填充全部四面体空隙5、萤石(CaF2)型结构——立方晶系(2)质点坐标:晶胞常数:(3)配位数与配位多面体:r+/r-=0.975,CNCa=8CNF=4[CaF8][FCa4]萤石型(RO2):反萤石型(R2O):ZrO2、CeO2、VO2、BaF2等Li2O、Na2O、K2O…….(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(2)质点坐标:u=0.31(3)配位数与配位多面体:r+/r-=0.44,CNTi=6CNO=3[TiO6]TiO2型:GeO2、SnO2、PbO、MnO2……(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(2)质点坐标:(3)配位数与配位多面体:Ti4+:r+/r-=0.436,CNTi=6Ca2+:r+/r-=0.96,CNCa=12O2-:CNO=6结
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