第二章晶体结构-
晶胞在（001）面的投影
第二章晶体结构-
• 堆积方式：S2－面心立方排列 • 晶胞分子数＝4 • Zn2＋填充1/2四面体空隙之中，4个Zn2＋分别 交叉地分布于4条体对角线的1/4和3/4处。 • [ZnS4]和[SZn4] • 实际CN＝4，理论配位数CN=6( r＋/r－＝0.436) • S2－半径大，易变形，极化使Zn-S键具有相当 程度共价键成分 •可看作：Zn和S各对应一套面心立方格子沿体 对角方向相互穿叉，位移a/4
大多数AX型化合物的结构类型符合正负离子半径 比与配位数的定量关系。只有少数化合物在r+/r-0.732 或r+/r-0.414时仍属于NaCl型结构。如KF，LiF， LiBr，SrO，BaO等。
第二章晶体结构-
表1-4 AX型化合物的结构类型与r+/r-的关系
结构类型 CsCl 型 NaCl 型
CuCl及-SiC等。
第二章晶体结构-
3）闪锌矿ZnS结构（立方－ZnS）
• ZnS两种变体：立方结构、六方结构 • R+/R-~0.225～0.414； CN＝4 一般共价键强的化合物倾向形成立方ZnS结 构（ZnSe、BeS）；氧化物倾向形成六方ZnS 结构（ZnO、BeO）
第二章晶体结构-
• 立方ZnS(闪锌矿)
ZnS 型
r+/r1.000~0.732 0.732~0.414
0.414~0.225
实例（右边数据为r+/r-比值） CsCl 0.91 CsBr 0.84 CsI 0.75 KF 1.00 SrO 0.96 BaO 0.96 RbF 0.89 RbCl 0.82 BaS 0.82 CaO 0.80 CsF 0.80 PbBr 0.76 BaSe 0.75 NaF 0.74 KCl 0.73 SrS 0.73 RbI 0.68 KBr 0.68 BaTe 0.68 SrSe 0.66 CaS 0.62 KI 0.61 SrTe 0.60 MgO 0.59 LiF 0.59 CaSe 0.56 NaCl 0.54 NaBr 0.50 CaTe 0.50 MgS 0.49 NaI 0.44 LiCl 0.43 MgSe 0.41 LiBr 0.40 LiF 0.35 MgTe 0.37 BeO 0.26 BeS 0.20 BeSe 0.18 BeTe 0.17
第二章晶体结构-
3.立方ZnS（闪锌矿，zincblende）型结构
闪锌矿属于立方晶系，点群3m，空间群F3m，其结离子作面心立方堆积，Zn2+离子交错地填充于8 个小立方体的体心，即占据四面体空隙的1/2，正负离子的配 位数均为4。一个晶胞中有4个ZnS“分子”。整个结构由Zn2+和 S2-离子各一套面心立方格子沿体对角线方向位移1/4体对角线 长度穿插而成。由于Zn2+离子具有18电子构型，S2-离子又易 于变形，因此，Zn-S键带有相当程度的共价键性质。常见闪 锌矿型结构有Be，Cd，Hg等的硫化物，硒化物和碲化物以及
第二章晶体结构-
1. CsCl型结构
• CsCl属于立方晶系
• 正负离子作简单立方堆积
•晶胞分子数为1
•配位数均为8，键性为离子键
• CsCl晶体结构也可以看作正负离子各一套简单立
方格子沿晶胞的体对角线位移1/2体对角线长度穿插
而成。
第二章晶体结构-
C
B C
C
B
C
A B C
C
6
第二章晶体结构-
NaCl
常见纤锌矿结构的晶体有BeO、ZnO、CdS、 GaAs等
第二章晶体结构-
• 纤锌矿和闪锌矿：均由[ZnS]四面体单元 构成，只是纤锌矿四面体层配置为ABAB， 而闪锌矿四面体层配置为ABCABC堆积
两种ZnS结构：[ZnS]四面体堆积方式不同
第二章晶体结构-
二、AX2型结构
AX2型结构主要有萤石（CaF2，fluorite）型，金红 石（TiO2，rutile）型和方石英（SiO2，-cristobalite） 型结构。其中CaF2为激光基质材料，在玻璃工业中常作 为助熔剂和晶核剂，在水泥工业中常用作矿化剂。TiO2 为集成光学棱镜材料，SiO2为光学材料和压电材料。 AX2型结构中还有一种层型的CdI2和CdCl2型结构，这 种材料可作固体润滑剂。AX2型晶体也具有按r+/r-选取 结构类型的倾向。
典型无机化合物晶体结构
第二章晶体结构-
按化学式分类： AX，AX2，A2X3，ABO3，AB2O4型
晶体的结构描叙
• 晶体所属的晶系 • 晶体中质点的堆积方式及空间坐标 • 配位数、配位多面体及其连接方式 • 晶胞分子数 • 空隙填充情况
第二章晶体结构-
一、AX型结构
AX型结构主要有CsCl，NaCl，ZnS，NiAs等类 型的结构，其键性主要是离子键，其中CsCl，NaCl是 典型的离子晶体；ZnS带有一定的共价键成分；NiAs 晶体的性质接近于金属。
第二章晶体结构-
4）纤锌矿ZnS结构（六方－ZnS）
第二章晶体结构-
• 六方晶系 a＝0.382nm，c＝ 0.625nm • S2－构成六方密堆积 • Zn2＋填充1/2四面体空隙 •Zn2+和S2-离子的配位数均为 4.[ZnS4]及[SZn4] •晶胞分子数为2 •可看成Zn、S各一套穿插而成
2. NaCl型结构
• NaCl属于面心立方格子
• Cl－离子作面心立方最紧密堆积 • Na+填充八面体空隙的100%； • a＝0.563nm，r＋/r－＝0.639；CN＝6 •两种离子的配位数均为6； 配位多面体为钠氯八面体[NaCl6]或氯钠八面体[ClNa6] • 八面体之间共棱连接（共用两个顶点） •一个晶胞中含有4个NaCl“分子” •整个晶胞由Na＋离子和Cl－离子各一套面心立方格子沿晶 胞边棱方向位移1/2晶胞长第度二章穿晶体插结构而- 成。
NaCl型结构在三维方向上键力分布比较均匀，因 此其结构无明显解理（晶体沿某个晶面劈裂的现象称 为解理），破碎后其颗粒呈现多面体形状。
常见的NaCl型晶体是碱土金属氧化物和过渡金属 的二价氧化物，化学式可写为MO，其中M2+为二价金 属离子。结构中M2+离子和O2-离子分别占据NaCl中Na+ 和Cl-离子的位置。这些氧化物有很高的熔点，尤其是 MgO（矿物名称方镁石），其熔点高达2800℃左右， 是碱性耐火材料镁砖中的主要晶相。