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晶体结构


10.2.1二元无机化合物晶体 ⑴AX型晶体 阴阳离子电价相同,数量比例为1:1。 主要有CsCl型、 NaCl型、 ZnS型等。
①CsCl型
等轴晶系, CsCl结构可以看成是由Cl-的立方原始格子 和Cs+的立方原始格子套叠而成,一套点阵位于另一套 点阵晶胞的中心。
空间群Pm3m, a=0.411nm,CN=8,Z=1。
①金刚石型
等轴晶系。碳原子之间以共价键结合,每个碳原子 周围有4个碳原子,形成四面体配位。
碳原子位于晶胞的角顶和面心,以及相间的4个小立方 体的中心。
空间群 Fd3m a=0.3570nm CN=4,Z=8
金刚石型结构中的d滑移面
1/2
1/4 1/2 3/4 1/2
3/4 1/2 1/4
U
1/2
1/2 1/2
Y
空间群为P6/mmc a=0.2712nm,c=0.4314nm, CN=12,Z=2。
c
X
属Os型结构的有Mg、Zn、Rh、Sc、Gd、Y、Cd等。
⑵非金属单质的晶体结构
原子之间多以共价键结合。
原子配位数一般符合CN = 8-N规则。 N:非金属原子在元素周期表中的族数。
②α-Fe型
等轴晶系,原子成立方紧密堆积,属A2型,
a 空间群为Im3m a=0.2860nm,CN=8,Z=2 Fe坐标:0,0,0;1/2,1/2,1/2 属α-Fe型结构的有W、Mo、Li、Na、K、Rb、Cs、 Ba等。
③ Os型
六方晶系,原子成六方最紧密堆积,属A3型。
等轴晶系,结构可以看成是 Cl- 作立方最紧密堆积, Na+充填所有的八面体空隙。
Cl
Na
空间群Fm3m ao=0.5628nm。CN=6,Z=4 AX型化合物中,r+/r-=0.414-0.732时多为NaCl型结构。
属于NaCl型结构的二元化合物有: 卤化物(AX), A=Li+、Na+、K+、Ru+、Ag+ … X=F-、Cl-、Br-。 硫化物(AS),A=Pb2+、Ca2+、Mn2+、Ba2+、Mg2+… 硒化物(ASe),A=Pb2+、Ca2+、Mn2+、Ba2+、Mg2+… 碲化物 (ATe ), A= Ca2+、Sr2+、Ba2+、Ti2… 碳化物(AC), A=Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Th… 氮化物(AN), A=Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Np、Pu、 Th、U… 氧化物(AO),A=Sr2+、Ba2+、Ca2+、Ti2+、Sn2+、Pb2+ 氢化物 (AH), A=Li+、Na+、K+、Ru+、Cs+
①Cu型结构
等轴晶系,原子呈立方最紧密堆积,属A1型。
a
空间群Fm3m a=0.3608nm,CN=12,Z=4。 Cu坐标: 0,0,0;1/2,1/2,0; 1/2, 0,1/2; 0, 1/2,1/2. 具有铜型结构的有Au、Ag、Pb、Ni、Co、Pt、 Fe、Al、Sc、Ca、Sr等单质晶体。
第10章 晶体结构
主要教学内容 元素单质的晶体结构 无机化合物的晶体结构
晶体结构参数
晶系 空间群的国际符号 晶胞参数 晶胞中的分子数 原子或离子的配位数 原子或离子的坐标
晶体结构图
晶体结构图反映质点在晶胞中的位置和分布规律, 有几种不同的模式: 原子(离子)球体堆积 (hard-sphere model) 化学键联接(ball-and-stick model) 配位多面体 (polyhedral model) 多种方式综合
1/2
滑移(b+c) /4
C原子坐标: 0,0,0; 滑移 (a+c) /4 1/2,1/2,0; 1/2, 0,1/2; 0, 1/2,1/2 1/4,1/4,1/4; 3/4, 3/4,1/4; 3/4, 1/4,3/4; 1/4,3/4,3/4
②石墨(2H ,C) 六方晶系,层状结构,层内每个C与3个C连接, 形成六方环状网层;上层六方网环的碳原子有一 半对着下层六方网环的中心。层的重复规律为 ABAB…..。
同型结构 质点种类不同,对应质点排列方式相同,称为同型结构。 典型结构 在若干种同型结构的晶体中选出一种命名这种结构, 即为典型结构。
Cl
Na
NaCl 型结构
10.1 元素单质的晶体结构
⑴ 金属单质的晶体结构 原子之间以金属键结合,结构看成是由等大球紧 密堆积而成,原子配位数高。 按金属原子堆积方式可分为: A1型:立方最紧密堆积 A2型:立方体心紧密堆积 A3型:六方最紧密堆积

二元无机化合物晶体 多元化合物晶体
化合物类型
二元 化合物 AX型 AX2型 A2X3型 多元 化合物 ABX3型 AB2X4型 CaCO3 MgAl2O4 CsCl CaF2 NaCl TiO2
典型结构
ZnS FeS2 Al2O3 CaTiO3 α-SiO2
上层(B) 下层(A) 0.6708nm
0.1427nm
c
0.3355nm
2H石墨的晶胞划分
底层:
中层:
顶层:
U Y
1/2
X
底层
中间层
顶层
石墨的晶胞包括三层,底层C原子的位置与顶层 相同,中间层不同。
空间群P63/mmc, a=0.246nm,c=0.6708nm,Z=4。
底层: 中层: 顶层: U Y
③α-ZnS型
等轴晶系,结构可以看成是S2-作立方最紧密堆 积,Zn+充填1/2的四面体空隙。
空间群F43m, a=0.540nm, CN=4 Z=4 结构稳定于r+/r-=0.414-0.225。
Zn
S
具有闪锌矿型结构的有CaF、CuCl、CuBr、CuI、 BeV、BeS、CdS、HgS、BeSe、BeTe、ZnSe、 ZnTe、CdTe、MgTe、AlP、GaP、AlAs、GaAs、 AlSb、InSb、BaS、BN、SiC、BeB等。
AX型化合物中,r+/r->0.732时,多为CsCl型结构。
属于这种结构型的有 CsBr 、 CsI 、 RbCl 、 ThCl 、 ThTe 、 TlCl 、 TlBr 、 NH4Cl 、 NH4Br 、 NH4I 等。 在后三种晶体中, NH4+ 可看作是一个简单的阳离 子。
②NaCl型
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