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晶体的典型结构类型知识讲解

离子坐标: Cl- 000
Cs+ 1/2 1/2 1/2
类似的晶体:CsBr,CsI, NH4Cl等
Cl-离子 Cs+离子
氯化铯晶体结构
闪锌矿型结构
化 学 式:β-ZnS
晶体结构 空间格子
立方晶系,a=0.540nm;Z=4,3Li44L36P
立方面心格子,S2-离子呈立方最紧密堆积,位于 立方面心的结点位置,Zn2+离子交错地分布于
--- Na+ 离子位于面心格子的结点位置上,CI—离子也位 于另一套这样的格子上,后一个格子与前一个格子相距 1/2晶棱 的位移。
CI-
Na+ NaCl 结构〔NaCl 6〕八面体的连接方式
结点的坐标为: 4 CI— :000,1/2 1/2 0 ,1/2 0 1/2 ,0 1/2 1/2 4 Na+ :1/2 1/2 1/2,00 1/2 ,0 1/2 0 ,1/2 0 0 (5)立方面心格子CI-、 Na+各一套 (6)同结构晶体有:MgO、CaO、SrO、BaO、FeO、CoO
的八面体空隙中。
配位多面体及其连接法
? 对结构比较复杂的晶体,用这种方 法。如对于硅酸盐的晶体结构常用。
? 而对于简单的晶体就不一定好用, 如氯化钠的晶体结构:
? Na+离子的配位数是6,构成Na-Cl八 面体,NaCl结构就是由Na-Cl八面体以共 棱方式相连而成的。
结构类型
(1) 金刚石晶体结构
(1)立方晶系,a=0.563nm,Z=4, 3L44L36L29PC
(2)Na+ CI—离子键,NaCI为离子晶体. (3)CN+= CN-=6 (4)--- CI—离子按立方最紧密堆积方式堆积, Na+离子充
填于全部八面体空隙。
--- Na+ 离子的配位数是6,构成Na--Cl八面体。NaCI
结构是由Na--Cl八面体以共棱的方式相连而成。
? 属于闪锌矿型结构晶体有: β-SiC;GaAs;AlP;InSb等。
纤锌矿型结构
化学式: α-ZnS 晶体结构: 六方晶系;
a=0.382nm;c=0.625nm;Z=2
质点坐标:
S2-:0 0 0;2/3 1/3 1/2
Zn2+:0 0 u ; 2/3 1/3 (u-1/2)
空间格子: S2-按六方紧密堆积排列 Zn2+充填于1/2的四面体 空隙,形成六方格子。
配位数: CN+=8;CN-=4
多面体: 简单立方体
连接形式: 〔CaF8〕之间以共棱形式连接
? 晶胞组成: Ca2+ =8×1/8+6×1/2=4; F- =4+4=8
晶体的典型结构类型
? 1、结构的表征
?
与晶体结构有关的因素有: 晶体化学组成,
晶体中质点的相对大小,极化性能。
?
并非所有化学组成不同的晶体,都有不同
的结构,化学组成不同的晶体,可以有相同的
结构类型。
?
而同一种化学组成,也可以出现不同的结
构类型。
描述晶体结构需表述下列内容:
(1)晶系 (2)对称类型 (3)组成部分及键型 (4)配位数 CN (5)晶胞中结构单元数目及位置 Z=? (6)格子形式
石墨晶体结构
键型:层内为共价键,层间为分子键, 还有自由电子存在-金属键。
性质:碳原子有一个电子可以在层内移 动,平行于层的方向具有良好的导电性 。石墨的硬度低,熔点高,导电性好。
石墨与金刚石属同质多像变体。
AX型晶体
NaCI型结构
矿物名称:石盐 。
化学式为:NaCI
CI - Na+
结构描述:
化学式为:C
晶体结构为:立方晶系,a=0.356nm,3L44L36L29PC
空间格子: C原子组成立方面心格子,C原子位于立方面 心的所有结点位置和交替分布在立方体内的四个小立方体 的中心。
金刚石结构
键型: 每个C原子周围有四个C, 碳原子之间形成共价键。
形成: 自然界、实验室
性质: 金刚石是硬度最大的矿物 具有半导体的性能和极好 的导电性。
1/8小立方体的中心,即1/2 的四面体空隙中。
1/2 的四面体空隙
结构投影图:(俯视图)用标高来表示, 0-底面; 25-1/4; 50-1/2; 75-3/4。
(0-100;25-125;50-150是等效的)
? 配位数: CN+=CN-=4;极性共价键, 配位型共价晶体。
? 配位多面体:〔ZnS4〕四面体,在空间以 共顶方式相连接
与金刚石结构相同的有:
硅、锗、灰锡(α-Sn)
合成的立方氮化硼(CBN)等。
金刚石晶体结构
2.石墨结构
化学式:C
晶体结构:六方晶系( 2H),L66L27PC
a= 0.246nm , c=0.670nm 三方晶系(3R),L33L23PC, c=1.004nm
结构表现:C原子组成层状排列, 层内C原子成六方环状排列,每 个碳原子与三个相邻的碳原子 之间的距离为 0.142nm ,层与层 之间的距离为 0.335nm 。
思考题
? 在氯化钠晶体结构中有多少八面体空隙、 多少四面体空隙?如何计算?
氯化铯型结构
? 晶体化学:CsCl
? 晶体结构:立方晶系,a=0.411nm
?
Z=1
? 空间格子:CsCl是原始格子
氯化铯晶体结构 大球为Cl ̄;小球为Cs+
Cl-离子处于立方 原始格子的八个 角顶上,Cs+离子 位于立方体的中 心(立方体空隙) CN+=CN-=8, 单位晶胞中有一个 Cl-和一个Cs+ 配位多面体:在空间以共面形 式连接。
配位数:CN+=CN-=4
多面体:〔ZnS4〕四面体共顶连接 键型:Zn、S为极性共价键
属纤锌矿型结构的晶体有:
BeO;ZnO;AlN等。
纤锌矿晶体结构图构 立方晶系,a=0.545nm ,Z=4,
3L44L36L29PC
空间格子: Ca2+位于立方面心的结点位置 ,F-位于立方体内八个小立方体的中心,即 Ca2+按立方紧密堆积的方式排列, F-充填 于全部四面体空隙中。
描述晶体结构的三种方法
1、坐标法
Cl-: 000,
1 2
1 2
0,
1 2
0
1 2
,0
1 2
1 2
Na+:
00
1 2
,
1 2
00 ,0
1 2
0,
11 11 22 22
1 2
2、球体堆积法
3、配位多面体及其连接方式描述法
球体紧密堆积法
? 对于金属晶体和一些简单的离子晶体有用。
? 如氯化钠的晶体结构: Cl-离子按立方紧密堆积,Na+处于全部
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