第五章__晶体化学
新人教版版高考化学总复习第五章晶体结构与性质教案
教学指导意见核心素养１．了解晶体与非晶体的区别，了解晶格能及晶格能对离子晶体性质的影响。
２．了解晶体类型，了解不同类型晶体中微粒结构、微粒间作用力的区别，能结合晶体结构（实例）描述分子晶体、离子晶体、金属晶体、原子晶体的性质。
３．了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体组成并进行相关计算。
４．了解过渡晶体、混合型晶体的存在现象。
１．宏观辨识与微观探析：认识晶胞及晶体的类型，能从不同角度分析晶体的组成微粒、结构特点，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
２．证据推理与模型认知：能运用典型晶体模型判断晶体的结构特点及组成并进行相关计算。
３．变化观念与平衡思想：认识不同晶体类型的特点，能从多角度、动态的分析不同晶体的组成及相应物质的性质。
考点一晶体常识和常见四种晶体性质[学在课内]１．晶体（１）晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性对固体进行X射线衍射实验（２）得到晶体的途径１熔融态物质凝固。
２气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。
３溶质从溶液中析出。
（３）晶胞１概念：描述晶体结构的基本单元。
２晶体中晶胞的排列——无隙并置Ａ．无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。
Ｂ．并置：所有晶胞平行排列、取向相同。
（４）晶格能１定义：气态离子形成１摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol—１。
２影响因素Ａ．离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。
Ｂ．离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。
３与离子晶体性质的关系晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。
[名师点拨]（１）具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。
（２）晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。
２．四种晶体类型的比较[考在课外]教材延伸判断正误（１）晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈周期性的有序排列。
晶体结构、晶胞教案
晶体结构、晶胞教案第一章：晶体结构概述1.1 晶体与非晶体的区别定义晶体与非晶体晶体的有序排列与非晶体的无序排列1.2 晶体结构的类型离子晶体分子晶体金属晶体原子晶体1.3 晶体结构的基本特征晶体的周期性排列晶体的对称性晶体的空间点阵第二章：晶胞的概念与计算2.1 晶胞的定义晶胞的概念晶胞的构成2.2 晶胞的计算晶胞的体积计算晶胞中粒子的数量计算2.3 晶胞的类型简单晶胞体心立方晶胞六方最密堆积晶胞面心立方晶胞第三章：离子晶体结构3.1 离子晶体的定义与特点离子晶体的定义离子晶体的电荷平衡3.2 离子晶体的结构类型简单离子晶体复杂离子晶体3.3 离子晶体的空间结构晶体的晶胞参数晶体的晶胞中原子的位置第四章：分子晶体结构4.1 分子晶体的定义与特点分子晶体的定义分子晶体的分子间作用力4.2 分子晶体的结构类型线性分子晶体非线性分子晶体4.3 分子晶体的空间结构晶体的分子间作用力第五章：金属晶体结构5.1 金属晶体的定义与特点金属晶体的定义金属晶体的自由电子5.2 金属晶体的结构类型体心立方金属晶体面心立方金属晶体5.3 金属晶体的空间结构晶体的原子排列晶体的金属键第六章：原子晶体结构6.1 原子晶体的定义与特点原子晶体的定义原子晶体的共价键6.2 原子晶体的结构类型简单立方原子晶体面心立方原子晶体体心立方原子晶体6.3 原子晶体的空间结构晶体的原子排列第七章：六方最密堆积晶胞7.1 六方最密堆积晶胞的定义与特点六方最密堆积晶胞的定义六方最密堆积晶胞的空间利用率7.2 六方最密堆积晶胞的结构类型简单六方最密堆积晶胞体心六方最密堆积晶胞7.3 六方最密堆积晶胞的空间结构晶胞的原子排列晶胞的堆积方式第八章：晶体的生长与形态8.1 晶体生长的基本过程成核过程生长过程8.2 影响晶体生长的因素温度压力溶液的浓度8.3 晶体的形态晶体的表面形状晶体的内部结构第九章：晶体的物理性质9.1 晶体物理性质的定义与特点晶体物理性质的定义晶体物理性质的分类9.2 晶体物理性质的测量方法热分析光谱分析电学测量9.3 晶体物理性质的应用光学器件电子器件传感器第十章：晶体的化学性质10.1 晶体化学性质的定义与特点晶体化学性质的定义晶体化学性质的分类10.2 晶体化学性质的表征方法化学反应电化学测量光谱分析10.3 晶体化学性质的应用催化剂材料腐蚀与保护药物设计第十一章：晶体的应用领域11.1 晶体在电子学中的应用半导体晶体集成电路11.2 晶体在光学中的应用激光晶体光纤11.3 晶体在材料科学中的应用超导材料耐高温材料第十二章：晶体结构的研究方法12.1 X射线晶体学X射线衍射原理晶体学方程12.2 核磁共振（NMR）NMR原理晶体结构分析12.3 电子显微镜透射电子显微镜（TEM）扫描电子显微镜（SEM）第十三章：现代晶体学技术13.1 自动化晶体学自动化晶体生长自动化晶体测试13.2 计算晶体学分子动力学模拟量子化学计算13.3 纳米晶体技术纳米晶体合成纳米晶体应用第十四章：晶体生长的实验技术14.1 晶体生长的实验室设备炉子培养皿温度控制器14.2 实验操作步骤晶体生长的准备晶体生长的监控晶体的提取与清洗14.3 实验中常见问题与解决方法晶体生长速率控制晶体质量评估实验失败分析第十五章：晶体学的未来发展趋势15.1 新型晶体材料的探索高温超导体拓扑绝缘体15.2 晶体学与其他学科的交叉生物学与晶体学的结合化学与晶体学的结合15.3 晶体学技术的创新新型衍射技术高通量晶体生长技术重点和难点解析重点：理解晶体与非晶体的区别，掌握不同类型晶体结构的特点，了解晶胞的概念和计算方法，以及晶体结构对晶体性质的影响。
第5章固溶体
§5-3 间隙型固溶体
1.定义：杂质原子进入晶格的间隙位置而形成的固溶体。
2.影响因素 (1)溶质原子的大小和溶剂晶体空隙大小 溶质原子的半径小和溶剂晶体结构空隙大容易形成间隙型 固溶体。例：MgO只有四面体空隙可以填充，TiO2结构中还有 1/2 八面体空隙孔可以利用，CaF2中有1/2“立方体空隙”可以被 利用。沸石由硅、铝氧四面体组成的架状结构比长石开敞得多， 有很多大小均一的空洞和孔道为阳离子和水分子所占据，结合 很松，水可以可逆的脱附，阳离子也容易发生可逆的离子交换。 片沸石结构式为 Ca4[(AlO2)8(SiO2)28]•24H2O： 则晶体形成间隙固溶体的次序必然是： 片沸石>CaF2>TiO2&g. 按溶质原子在溶剂晶格中的位置划分： a. 置换型固溶体：晶体中一种离子被杂质原子置换。 Cr2O3→Al2O3 ， MgO-CoO，PbZrO3-PbTiO3 ，在金
属氧化物中，主要发生在金属离子位置上的置换。
b. 填隙型固溶体：杂质原子进入晶格中的间隙位置。 金属和H、B、C、N等形成的固溶体都是间隙式固 溶体。
点为490℃，发生相变时，晶格常数剧烈变化，在常温下发生 开裂。PbZrO3 是一种反铁电体，居里点为230℃。两者结构 相同，Zr4+、Ti4+离子尺寸相差不多，能在常温生成连续固溶 体Pb(ZrxTi1-x)O3，x=0.1~0.3。在斜方铁电体和四方铁电体的 边界组成Pb(Zr0.54Ti0.46)O3处，压电性能、介电常数都达到最 大值，烧结性能也很好，被命名为PZT陶瓷。
1)高价置换低价产生阳离子空位： Al2O3―→2AlMg.. +VMg''+ 3Oo 2)低价置换高价产生阴离子空位：
结构化学第5章--晶体结构-5-04
结构 类型
点阵型 式
caesium chloride
CsCl
sodium chloride NaCl
立方P
立方 F
Zine blende structure
wurtzide structure
立方 ZnS
六方 ZnS
立方F 六方
calsium fluoride CaF2
rutile structቤተ መጻሕፍቲ ባይዱre TiO2
NaCl rNa+/rCl-=959pm/181pm=0.525 Na+填在Cl-堆积的八面体空隙中. CsCl rCs+/rCl-=169pm/181pm=0.934 Cs+填在Cl-堆积的正方体空隙中。
⑵正、负离子的配位数和离子晶体结构参数 对于简单的二元离子晶体来说，除正负离子半径比决定离 子晶体的结构类型外，离子晶体堆积的紧密程度(负离子 堆积产生的空隙是否被正离子填充满等)也影响着晶体的 结构型式。若Z+、Z-分别为正负离子的电荷数，n+、n-分 别为正负离子数，CN+、 CN-分别为正负离子的配位数， 有
电负性较大的非金属元素和电负性较小的金属元 素生成的化合物一般都是离子化合物。在离子化合物 中，金属元素将价电子转移给非金属，形成具有较稳 定电子结构的正、负离子。正、负离子由于静电力互 相吸引靠近，当它们充分靠近时又会因电子云重叠而 相互排斥。当吸引和排斥相平衡时，形成稳定的离子 化合物。由此可知，离子化合物中存在的结合力是以 正、负离子间静电力为基础的离子键。正、负离子具 有球对称的电子云(Unsöld定理)，所以离子键也和金属 键一样没有饱和性和方向性。离子键向空间各个方向 发展，即形成了离子晶体。
立方F 四方P
中科大《结晶化学导论》第5章——唐凯斌2015
2、非单相
无明显取向晶粒 衍射峰相对强度的变化 与PDF卡数据基本一致。
（100）晶面的多级衍射增强。
六方ZnO hkl I 100 57 002 44 101 100 102 23 110 32 103 29 200 4 112 23 201 11
第三节 粉末衍射指标化
• 立方晶系指标化
• 粉末衍射图指标化示例
取立方晶系： a = 3.899Å 100 3.899 110 2.763 111 2.253 200 1.956 201 1.747 211 1.598 220 1.383
取四方晶系: at = 21/2 a = 5.514Å ct = 2a = 7.798Å
电子衍射 210
• 空间群判断示例
GdPS4的指标化结果：四方I格子，a = 1.072, c = 1.9096nm
考虑特殊衍射类型： 1、c方向：
hk0型衍射为200、 220、400、420、440、 620、640等，垂直c方 向可能存在a，b滑移 面。对于I格子，a、b 共存，垂直c方向的滑 移面为a。
00l型衍射只出现004、 008，对于四方晶系， 对应41螺旋轴，可初步 判断c方向对称元素为 41/a。
样品竖直测角仪
、连动
样品水平型测角仪
粉末衍射要求样品是十分细小的粉末颗粒，使试样在 受光照的区域中有足够多数目的晶粒，且试样受光照区域 中晶粒的取向是随机的，以得到强度相对准确的衍射峰。
粉末衍射要求样品表面是尽可能平整的平面，制样过程 中，样品应尽可能地与样品板参考面平齐，以得到位置相对 准确的衍射峰。如样品高于参考面，测得的值比真实值大， 衍射峰d值变小；反之d值变大。
CsCl Pm3m -Fe Im3m Cu Fm3m
晶体结构
第五章 晶体结构安徽师范大学化学与材料科学学院§51晶体的点阵理论晶体具有按一定几何规律排列的内部结构，即晶 体由原子(离子、原子团或离子团)近似无限地、在三 维空间周期性地呈重复排列而成。
这种结构上的长 程有序，是晶体与气体、液体以及非晶态固体的本 质区别。
晶体的内部结构称为晶体结构。
1. 晶体的结构特征(1)均匀性(2) 各向异性(3) 自发形成多面体外形(4) 具有确定的熔点(5) 对称性(6) X射线衍射2.周期性下面两个图形均表现出周期性：沿直线方向，每 隔相同的距离，就会出现相同的图案。
如果在图形 中划出一个最小的重复单位（阴影部分所示），通 过平移，将该单位沿直线向两端周期性重复排列， 就构成了上面的图形。
最小重复单位的选择不是唯一的，例如，在图(a) 中，下面任何一个图案都可以作为最小的重复单位。
点的位置可以任意指定，可以在单位中或边缘的任 何位置，但一旦指定后，每个单位中的点的位置必须 相同。
如，不论点的位置如何选取，最后得到的一组点在空间 的取向以及相邻点的间距不会发生变化。
3.结构基元在晶体中，原子(离子、原子团或离子团)周期性地重 复排列。
上面我们在图形找出了最小的重复单位，类似 的，可以在晶体中划出结构基元。
结构基元是指晶体中 能够通过平移在空间重复排列的基本结构单位。
【例1】一维实例：在直线上等间距排列的原子。
一个原子组成一个结构基元，它同时也是基本的化学组成单位。
结构基元必须满足如下四个条件：化学组成相同；空间结构相 同；排列取向相同；周围环境相同。
【例2】一维实例：在伸展的聚乙烯链中，CH2CH2组成一个 结构基元，而不是CH2。
【例3】二维实例：层状石墨分子，其结构基元由两个C原子组 成(相邻的2个C原子的周围环境不同)。
结构基元可以有不同的选法，但其中的原子种类和数目应保 持不变。
化工原理下第五章-结晶
搅拌,
溶液中杂质, 溶液的历史, 晶核的探测方法，等。
过饱和度的表示法
• 浓度差, ∆C
∆C=C-C*
• 过饱和度比, S
S=C/C*
• 相对过饱和度, σ
σ=S-1
式中，C 是过饱和溶液的浓度, C* 是在相同温度下溶质的溶解度。
过饱和度的产生
在化学工业、医药工业中，结晶操作的结晶过饱和度的产生方法有： 2. 冷却法 • 溶质的溶解度与温度有较大的变化关系，如KNO3 蒸发法
c β b γ
α a a c b
三维空间点阵
晶体常数
晶系 — 布拉维系
a a a a c a c b a
立方
(1S, 1Bd, 1F)
abc
四方
(1S, 1Bd)
abc
90 o
正交
(1S, 1Bd, 1Bs, 1F)
abc
90 o
90 o
c
c
a
a a a a
a
b
β
b
α
β γ
a
α
a
α α
120o
单斜
abc
90 o
三斜
abc
三方
abc
90 o
六方
abc
90 o
90 o 120o
(1S, 1Bs)
(1S)
(1S)
(1S)
素晶胞和复晶胞
又可分为： 溶解法 结晶法
溶液浓度的测定
1. 干燥残渣测定法（Dry residue，也叫称重法）
2. 分光光度法
3. 化学分析法 4. 密度法 5. 黏度法 6. 电导率测定法
晶体化学
Fe3+-O2-平均键价的计算
S = ( R/ R0) –N
式中— S 键价； R 键长= R++R-=0.67+1.32=1.99 nm； R0为S=1时的R值，也称为单价键长； N为大于1的数值，N越大，S随R的变化就越敏感； R0 、N是与原子种类、价态有关的经验常数，查表求得； R0 （Fe3+）=1.78；N （Fe3+） =5.7 故 S = 0.529 每个原子所连诸键的键价之和等于该原子的原子价。
O2-离子 Fe3+离子
第一层
第二层
第三层
12121212………
123123123123………
六方最紧密堆积单位晶胞
立方最紧密堆积单位晶胞
四面体空隙
八面体空隙
Fe3+-O2-阴阳离子间的静电引力计算
F （单位：库伦）
式中—F 阴离子与阳离子之间的静电引力，（C库伦）； Z+Z-阴阳离子的电价，ZFe3+=3 ；ZO2-=2 ； e 电子的电量，1.6 ×10 – 19 （C）； Rc 阳离子半径，RG(Fe3+)=0.067nm=6. 7×10-11m ； Ra 阴离子半径，RP(O2-)=0.132nm=1.32×10-10 m； K 常数，9×109Nm2/ C2； 求得 ： FFe-O = 6.947×10-18 C
式中—σ阴阳离子的键合强度; K 键合强度系数, 大小取决于共价程度; Wk 正离子电价，+3; Wa 负离子电价，-2; CN 正离子配位数=6，R+/R-=0.67/1.32=0.507; d Fe3+-O2-离子间距，1.99nm; β键合弱化系数, β= 0.7～1.0 。 相对键合强度越大,键越牢固,矿物解理时键就越难断裂。
高三化学一轮复习第五章第四节 晶体结构与性质教案及课时作业
课题19晶体结构与性质学习任务1晶体常识与晶体的组成和性质一、晶体与非晶体1．晶体与非晶体的比较2.得到晶体的途径(1)熔融态物质凝固。
(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
(3)溶质从溶液中析出。
3．晶胞(1)概念：描述晶体结构的基本单元。
(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。
并置：所有晶胞都是平行排列、取向相同。
二、晶体的组成与性质(一)四种类型的晶体1．分子晶体分子间通过分子间作用力结合形成的晶体，此类晶体熔、沸点低，硬度小。
2．共价晶体原子通过共价键相互结合形成的晶体，整块晶体是一个三维的共价键网状(立体网状)结构；其物理性质的突出特点是高硬度、高熔点、高沸点。
3．离子晶体(1)阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体，此类晶体的熔、沸点较高。
(2)配位数：指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，晶体阴离子、阳离子的配位数之比等于组成中的阴离子与阳离子数目的反比。
4．金属晶体(1)含义：金属原子通过金属键形成的晶体，金属单质形成的晶体就是金属晶体。
(2)金属键的形成：晶体中金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起；金属键无饱和性、方向性。
(3)金属晶体的物理性质及解释(二)四种晶体类型的比较石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10m，比金刚石中碳碳共价键的键长(1.54×10－10 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。
(三)晶体熔、沸点的比较1．不同类型晶体熔、沸点的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体。
(2)金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。
2．同种类型晶体熔、沸点的比较(1)共价晶体原子半径越小，键长越短，键能越大，熔、沸点越高，如金刚石>碳化硅>硅。
第五章第四节晶体结构与性质考点(一)晶体常识晶体结构模型课件新高考化学一轮复习
() () () () ()
2．关于晶体的自范性，下列叙述中，正确的是
()
A．破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体
B．缺角的氯化钠晶体在饱和 NaCl 溶液中慢慢变为完美的立方体块
C．圆形容器中结出的冰是圆形的，体现了晶体的自范性 D．由玻璃制成规则的玻璃球体现了晶体的自范性
答案：B
3. 在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶胞如图 所示。试回答： (1)在该晶体中每个钛离子周围与它最近且相等距离的钛离 子有______个。 (2)在该晶胞中氧、钙、钛的粒子个数比是________。
4．共价晶体——金刚石与 SiO2
(1)金刚石晶体 ①金刚石晶体中，每个 C 与另外 4 个 C 形成共价键，碳原子采取sp3杂化，C—C—C 夹角是 109°28′，最小的环是 6 元环。每个 C 被 12 个六元环共用。含有 1 mol C 的金刚石中形成的 C—C 有 2 mol。
1 ②在金刚石的晶胞中，内部的 C 在晶胞的体对角线的 4 处。每个晶胞含有 8 个 C。
4×78 (4)0.545×10－73NA
8．(2020·全国卷Ⅰ·节选)LiFePO4 的晶胞结构示意图如(a)所示。其中 O 围绕 Fe 和 P 分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链 结构。每个晶胞中含有 LiFePO4 的单元数有________个。
解析： D 选项，NaCl 晶体中 Cl－配位数为 6，晶体中每个 Cl－周围有 6 个 Na＋，D 错误。 答案：D
6．温度升高时，NaCl 晶体出现缺陷(如图 1 所示，某一个顶点没有 Na＋，出 现空位)，晶体的导电性大大增强。该晶体导电时，Na＋在电场作用下迁移 到空位上形成电流。迁移的途径有两条(如图 1 中箭头所示)。
第五章 结晶
③结晶过程中控制适宜的过饱和度，使之处于介稳区内 ，保持稳定的推动力，防止过多的小晶核出现。 ④适时投放晶种。 ⑤在设备上结构上，具有细晶消除功能：如带陶析腿的 设备。 ⑥选择惰性材料制做搅拌桨叶和结晶器内壁。 ⑦结晶室内壁光滑，洁净度高。 ⑧对于间歇结晶，每批次后，都要及时、彻底力清洗结 晶设备；连续结晶，一批次后也要及时清洗彻底力清洗 结晶设备。
（4）溶剂环境 ）
结晶时溶剂系统的选择至关重要。好的溶剂能使结晶易 于生成、长大、收率高、纯度也好。 ①选择时，应考虑溶剂对目标产物完全惰性，对其活力 没影响。②对目标物有相当的溶解能力，而对杂质的溶 解能力也应很大，是杂质的大多数在结晶完成时仍留在 母液中。③溶剂对溶质的溶解度有足够的可调性（如在 改变温度、pH、盐浓度或溶媒浓度时）这样即便于晶体 的形成、生长，也能得到较好收率。④对于混合溶剂（ 如丙酮与水）则要求均相，且对溶质溶解度的差异大， 以便通过添加其中一种组分来调整溶质溶解饱和度。⑤ 溶剂是否容易从晶体上除去也应考虑，就此而言，挥发 性溶质好。
2.3晶习修改剂的作用与选择
晶习指的是晶体的外形。同一物质的晶体，用不同方法 产生出来时，虽属于同一个晶序，但它的外形可以完全 不一样。 晶习的改善对工业结晶有极其重要的意义。某些晶习， 因外观不美观在工业上不受欢迎；另一些晶习容易引起 晶体结块。 改善晶习可通过一些适当的途径实现，例如控制晶体生 长速率；控制过饱和度或结晶温度；正确地选择溶剂； 调整溶液pH、加入某些能改变晶习杂质等。
第五章 结 晶 Crystallization
一、结晶过程的基本理论
结晶是溶质呈晶态从液相或气相析出的过程。 溶液中的溶质在一定条件下，因分子有规则的排列而结合 成晶体，晶体的化学成分均一，具有各种对称的晶体，其 特征为离子和分子在空间晶格的结点上呈规则的排列 固体有结晶和无定形两种状态 结晶：析出速度慢，溶质分子有足够时间进行排列，粒子 排列有规则 无定形固体：析出速度快，粒子排列无规则-沉淀
材料科学基础化学卷
材料科学基础
化学卷
参考书目：丁马太《材料化学导论》
张克立《固体无机化学》
第一章: 晶体结构基础和晶体化学
1. 晶体结构与点阵
2. 宏观对称性
3. 布拉维点阵与晶系
4. 点群
5. 微观对称性和空间群
6. 结构的晶体化学描述
第二章: 晶体中的缺陷
1. 缺陷的分类
2. 点缺陷的符号表示
3. 本征缺陷
4. 杂质缺陷
5. 电子与空穴,施主与受主
6. 点缺陷的局域能级
7. 点缺陷与氧分压
8. 缺陷的缔合
9. 点缺陷生成热力学
10.线缺陷和面缺陷的基本概念和分类
第三章: 扩散
1. Fick定律
2. 无规行走
3. 扩散机理
4. 空位机理的自扩散系数
5. 自扩散的活化能与频率因子
6. 扩散与杂质浓度的关系
7. 非整比化合物的自扩散系数
8. 晶界扩散
第四章: 固溶体
1. 固溶体的概念及分类
2. 固溶体生成热力学
3. 置换固溶体
4. 组份缺陷型固溶体
5. 固溶体的研究方法
6. 固溶体的相图
第五章: 相转变
1. 重构型相变和移位型相变
2. 相转变的热力学分类
3. 相转变的动力学
4. 晶体化学与相转变
第六章: 离子导体和固体电解质
1. 典型的离子晶体
2. 固体电解质
3.β-Al2O3离子导体
4. 阴离子导体
第七章：磁性材料
1.磁性材料分类
2.磁性材料的结构与性质。
结晶学及矿物学总结
结晶学及矿物学总结第一章晶体与结晶学1、晶体、非晶质体和准晶体概念2、空间格子及其要素的概念3、晶体的基本性质4、布拉维法则和面角恒等定律第二章晶体的投影1、晶体的极射赤平投影原理2、熟练晶体的目估极射赤平投影第三章晶体的宏观对称1、如何从模型上找对称要素2、掌握三个主要的组合定理（1）Ln × P(‖) → Ln n P（2）Ln × L2（⊥）→ Ln n L2（3）Ln × C = Ln ×P（⊥）→ LnPC （n为偶数）3、掌握11种常见对称型及对晶体进行分类（晶族晶系的划分）低级晶族：C 、L2PC 、3L23PC中级晶族：L44L25PC、L33L2 、L33L23PC、L33P、L66L27PC高级晶族：3L24L33PC、3L44L36L29PC、3L44L36L2第四章单形和聚形1、单形的概念及掌握17种常见单形低级晶族（3）：平行双面、斜方柱、斜方双锥中级晶族（10）：三方柱、四方柱、六方柱三方双锥、四方双锥、六方双锥、菱面体、复三方偏三角面体高级晶族（6）：四面体、八面体、四角三八面体、立方体、五角十二面体、菱形十二面体2、聚形的概念及进行聚形分析只有属于同一对称型的单形才能聚合。
第五章晶体定向及结晶符号1、各晶系晶体定向的原则及晶体常数特点2、三轴、四轴晶体如何确定晶面和单形符号（hkl ）（hkil ）｛hkl｝｛hkil｝3、熟练投影第六章晶体化学1、最紧密堆积原理：六方最紧密堆积（即ABAB……堆积）立方最紧密堆积（即ABCABC……堆积）主要空隙类型：四面体空隙和八面体空隙2、配位数及配位多面体概念3、了解化学键和晶格类型4、何谓类质同像概念、类型及影响类质同像因素5、同质多像概念、有几种同质多像转变类型6、有序结构和无序结构概念7、型变（晶变）概念8、多型概念、解释多型符号的含义第七章矿物的成分1、矿物中水的存在形式有几种？解释各自的含义？第八章矿物的形态1、晶体习性概念及分类2、矿物的双晶及其分类（教材P137）3、如何从集合体中区别个体第九章矿物的物理性质1、矿物的颜色、条痕色、光泽及透明度之间有何关系2、自色、假色、他色的区别3、解理概念及如何区分晶面与解理面4、断口和裂开概念，解理和裂开如何区别5、硬度、比重（相对密度）、磁性的分级第十章矿物的分类1、矿物的晶体化学的分类原则，分为哪几大类2、矿物种的概念3、掌握常见矿物的化学式第十一章自然元素矿物1、自然元素矿物分为几类2、自然金属元素矿物的物理性质有哪些特点3、哪些矿物具同质多象变体和多型变体4、金刚石、石墨、自然金的主要鉴定特征第十二章硫化物及其类似化合物矿物1、分为哪几类，有何特点2、硫化物矿物的形态及物理性质特点3、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿的主要鉴定特征4、如何区别下列矿物（1）方铅矿—闪锌矿（2）黄铜矿—黄铁矿（3）石墨—辉钼矿第十三章氧化物和氢氧化物矿物1、分为哪几类，有何特点2、本大类矿物的形态及物理性质特点3、金属氧化物矿物与金属硫化物矿物在形态、物性方面的差异4、金红石、石英、刚玉、赤铁矿、磁铁矿、铬铁矿—黑钨矿的主要鉴定特征5、如何区别下列矿物（1）金红石—锡石（2）磁铁矿—铬铁矿—黑钨矿6、刚玉矿物的主要宝石亚种矿物名称第十四章卤化物矿物1、萤石矿物的主要鉴定特征第十五章含氧盐大类—硅酸盐矿物1、硅氧骨干的类型和特点、络阴离子表达式及分类2、桥式氧和非桥式氧概念3、铝在硅酸盐矿物中的作用，并举例说明第一亚类岛状、环状结构硅酸盐矿物1、岛状、环状硅酸盐矿物的形态及物理性质2、石榴石族矿物分为哪几个系列，各个系列分别包括哪些矿物3、哪些矿物是典型的变质矿物4、绿柱石、橄榄石、电气石的宝石矿物亚种名称5、石榴石、橄榄石、红柱石、蓝晶石、黄玉、绿柱石、电气石的主要鉴定特征6、如何区别下列矿物（1）块状石英—块状黄玉（2）橄榄石—绿帘石第二亚类链状结构硅酸盐矿物1、辉石族与角闪石族矿物的形态及物理性质异同点（结构、成分、形态、物理性质等）2、辉石族与角闪石族矿物解理产生的原因3、普通辉石、透辉石、普通角闪石、硅灰石的主要鉴定特征第三亚类层状结构硅酸盐矿物1、层状硅酸盐矿物的形态及物理性质2、四面体片和八面体片概念3、三八面体型结构和二八面体型结构概念，举例说明？4、结构单元层概念、结构单元层有那两种基本类型5、层间域概念，层状硅酸盐矿物有那四种结构类型6、云母族矿物、滑石、蛇纹石的主要鉴定特征第四亚类架状结构硅酸盐矿物1、长石族矿物的形态及物理性质？2、架状硅酸盐矿物为何一定是铝硅酸盐矿物3、长石族矿物分为那两个亚族、各包括那些矿物种4、如何区别正长石、微斜长石、斜长石（双晶、解理、颜色、产状）第十六章含氧盐大类—其它含氧盐矿物1、碳酸盐矿物的型变特征2、硫酸盐矿物中水的存在形式和金属阳离子的关系3、碳酸酸盐、硫酸盐矿物的形态及物理性质特征4、方解石、白云石、菱镁矿、重晶石、石膏、磷灰石的主要鉴定特征5、如何区别下列下列矿物：1）方解石—白云石—菱镁矿；2）方解石—重晶石；3）方解石—萤石；4）磷灰石—绿柱石思考题1、晶体、非晶质体和准晶体的概念？2、空间格子、结点、行列、面网、平行六面体的概念？3、晶体有几种基本性质？简述其各自含义？4、何谓面角恒等定律？5、具有对称中心的晶体，其晶面数目是奇数还是偶数？为什么？6、根据对称要素组合定理，写出下列对称型：1）L2×P(‖)= ; 2)L3×L2（⊥）=; 3)L4×P(‖)×P（⊥）=7、L6与P共同存在于一个晶体中，试问该晶体可能出现的对称型？8、区别下列单形：a三方双锥菱面体三方偏方面体b斜方双锥四方双锥八面体9、为什么说只有属于同一对称型的单形才能形成聚形？10、四方柱与斜方双锥，四方柱与八面体，斜方柱与四方双锥能否组成聚形？为什么？11、单斜晶系晶体定向时，为什么必须选L2 或P的法线方向为Y轴？12、在单斜晶系中，（010）与（001），（100）与（010），（001）与（100）相互间的夹角如何？13、单形符号{100}、{110}、{111}在等轴、四方、斜方、单斜、三斜晶系中各代表何种常见单形？14、单形符号{100}、{110}、{111}在3L24L33PC及{1011}、{1120}在L66L27PC对称型中各代表何种常见单形？有几组相互平行的晶面，交角如何？15、等大球体紧密堆积有哪两种基本形式？所形成的结构的对称特点是什么？所形成的空隙类型与空隙数目怎样？16、何谓配位数及配位多面体？举例说明？17、何谓类质同像和类质同像混晶？简述其类型及影响类质同像因素？研究意义是什么？18、举例说明什么是同质多像？有几种同质多像转变类型？19、3R石墨转变金刚石属何同质多像转变类型？20、什么叫有序结构和无序结构？并举例说明？与矿物形成时的温度有何关系？21、什么叫型变（晶变）现象？22、什么叫多型，解释多型符号的含义？多型与同质多像有何联系和区别？23、何谓化学计量矿物和非化学计量矿物？24、何谓胶体矿物？其主要特性有那些？25、矿物中的水存在形式有几种？解释各自的含义？并举例说明？26、如何书写矿物的晶体化学式？27、鲕状集合体中的鲕粒能描述为球状个体吗？为什么？28、矿物的颜色、条痕色、光泽及透明度之间有何关系？29、为什么矿物的条痕色比其颜色稳定？30、下面的描述是否正确：1)黑色、玻璃光泽的矿物是不透明的；2）金属光泽的矿物是半透明的。
结构化学教案 第五章
二、晶胞及晶胞的二个基本要素 空间点阵是晶体结构的数学抽象，晶体具 有点阵结构。空间点阵中可以划分出一个个的 平行六面体一空间格子，空间格子在实际晶体 中可以切出一个个平行六面体的实体，这些包 括了实际内容的实体，叫晶胞，即晶胞是晶体 结构中的基本重复单位。 晶胞一定是平行六面体，它们堆积起来就 能构成晶体。晶胞也有素晶胞，复晶胞和正当 晶胞之分，素晶胞只含一个结构基元。
的状态； （长程有序） 非晶态材料则象液体那样，只有在几个 原子间距量级的短程范围内具有原子有序的 状态。（短程有序）
晶体的原子呈周期性排列
非晶体的原子不呈周期性排列
§5-1、晶体的点阵理论
一个理想晶体是由全同的称作基元的结构 单元在空间作无限的重复排列而构成的；基元 可以是原子、离子、原子团或者分子；晶体中 所有的基元都是等同的，也就是说它们的组 成、位形和取向都是相同的。因此，晶体的内 部结构可以抽象为在空间作周期性的无限分布 的一些相同的几何点，这些几何点（点阵点） 代表了基元的某个相同位臵，而这些几何点的 集合就称作空间点阵，简称点阵。
2a
倒易截数之比：1/2：1/3：1/4 = 6：4：3 ， 为整数。
1、当一个晶面与某一个晶面平行时，可认 为晶面在这个晶轴上的截数为无穷大∞，而 其倒易截数为0。 2、由于采用了互质整数比，所以一个晶面 指标（ h*:k*:l*）代表了一组晶面，只有同 一个方向的晶面均可用一个h*:k*:l*表示。 3、晶面指标的数值反应了这组晶面之间的 间距跟阵点的疏密。 4、已知一组晶面的晶面指标可求得这组晶 面在三个晶轴上的截数与截长。
a
b
a 方向生长LBGM晶体
b 方向生长LBGM晶体
c 方向生长LBGM晶体
2、晶体缺陷：
晶体生长第五章 成核(晶体生长热力学)
第五章 成核(晶体生长热力学)系统处于平衡态——系统吉布斯自由能最小单元复相系统平衡态——系统中诸相的克分子吉布斯自由能相等多元复相系统平衡态——任一组元在共存的诸相中化学势相等 亚稳态（亚稳相） ——新相能否出现，如何出现（相变动力学要回答的第一问题）——新相成核新相自发长大——系统吉布斯自由能降低，驱动力与生长速度的关系（相变动力学回答的第二个问题）亚稳相向新相转变：1． 新、旧相结构差异微小，变化程度小、空间大，转变在空间上连续，时间不连续。
2． 变化程度大、空间变化小，转变在空间不连续，时间方面连续。
系统中出现新相机率相等——均匀成核 系统中某些区域优先出现新相——非均匀成核§1. 相变驱动力过饱和溶液、过冷熔体均属亚稳相。
驱动力所作之功： G X fA ∆-=∆VGf ∆∆-= 单位体积晶体引起系统吉布斯自由能的降低（负号表示降低）单原子体积为Ωs ，吉布斯自由能降低Δg,则：s g f Ω∆-= 有时Δg 也称相变驱动力饱和比==0/p p α 饱和比==0/C C α饱和度=-=1ασ对汽相生长:s s s kT kT p p kT f Ω≈Ω=Ω=//ln /)/ln(0000σα溶液生长:s s s kTkT C C kT f Ω≈Ω=Ω=σαln )/ln(0熔体生长: ms T Tl f Ω∆=l=￡0/N 0 单原子熔化潜热§2. 亚稳态系统吉布斯自由能存在几个最小值，最小的极小值为稳定态。
其他较大的极小值为亚稳态。
亚稳态在一定限度内是稳定的。
亚稳态总要过渡到稳定态 亚稳态→稳定态存在能量势垒 §3. 均匀成核1. 晶核形成能和临界尺寸sf sr g rr G γππ23434)(+∆⋅Ω=∆或sfi A g i i G γ⋅+∆⋅=∆)()(3/2)(i i A ⋅=η η形状因子i 个原子,体积为V(i)=i Ωs立方体,边长a , 则V=a 3, 面积为A=6a 2=6V 2/33/23/26)(i i A s⋅Ω=∴ s i i V Ω=)(因此,立方体: 3/26sΩ=η; 球体:3/23/1)36(sΩ=πη旋转椭球体:3/22/1222/1222/122223/13/1)])/1(1)/1(1ln()/1(2[)43(sr y r y r y r y r y Ω---+⋅-+=πη普通表达式:sfr i g i i G ⋅⋅+∆⋅=∆3/2)(ηr<r* 自动消失(胚团) r>r* 自发长大(核)r(i)Δ对ΔG(i)求极值:gr r s sf ∆Ω=2* 或:3]32[*gr i sf ∆=η对球形晶核:33332*gr i ssf∆Ω⋅=π将r*或i*代入Δg 表示式,可得:2322*3/163/*4g r r i G sfs sf ∆Ω=⋅=∆ππ2333/2*27/43/*gr i r G sfsf ∆==∆ηη晶核形成能为界面能的1/3. 2. 界面结构对ΔG(i)的影响 粗糙界面生长: 连续生长光滑界面生长:不连续生长,核长大i 增加ΔG(i)变化不连续 3. 复核起伏和成核率 单相起伏: 单纯密度起伏复相起伏: 产生胚团的起伏(亚稳相、平衡相) 单位体积内胚团数为：]/)(exp[)(kT r G n r n ∆-≈ ]/)(exp[)(kT i G n i n ∆-≈]/ex p[)(kT G n r n **∆-≈]/ex p[)(kT G n i n **∆-≈成核率: 单位时间内能发展成为宏观晶体的晶核数(I)]/ex p[*kT G Bn I ∆-=B:核晶捕获流体中原子或分子的机率iΔG*= 0.7l sf自由能与胚团原子数的关系ΔΔG*= 0r(i)胚 团 分 布 规 律n (r )或n (i )对汽相生长:2*2/14)2(rmkT P B ππ⋅=-]]/[ln 316exp[]/ln 2(4)2(203332202/1p p T k r p p kT mkT nP I s s Ω-Ω⋅=∴-πγππ熔体生长: v 0为熔体原子的振动频率]/ex p[0kT q v B ∆-=])(316exp[)exp(222320T kTl T r kT qnv I m s ∆Ω-⋅∆-=π §4. 非均匀成核 1. 平衬底上球冠成核sfsccf r r r Cos m -==θ23)1)(2(3m m r V s -+=π)1(22m r A sf -=π )1(22m r A sc-=π)()(cf sc sc sc sf sf ssr A r A r A g V r G ⋅-⋅+⋅+∆⋅Ω=∆ 当)(sc sc sf sf cf scr A r A r A ⋅+⋅≥⋅时，成核不必克服势垒，可自发进行。
由晶胞组成的晶体其化学式表示_概述说明以及解释
由晶胞组成的晶体其化学式表示概述说明以及解释1. 引言1.1 概述晶体是由晶格有序排列的晶胞组成的固体物质。
晶胞是晶体中最小的重复单元，其形状和尺寸决定了晶体的物理和化学特性。
通过表示晶体的化学式，我们可以了解晶体中存在的元素种类、比例以及它们之间的连接方式，进而揭示晶体结构与性质之间的关联。
1.2 研究背景对于材料科学研究、固态化学领域以及材料工程等相关领域而言，了解并准确地表示晶体化学式具有重要意义。
晶体结构与其特定的物理、化学特性密切相关，因此准确地描述和表示晶体分子组成对于预测及掌握其性质至关重要。
1.3 目的与意义本文旨在介绍由晶胞组成的晶体化学式表示方法，并进一步阐述这些化学式如何传达出晶格常数以及不同原子之间形成连接时所带来的影响。
通过详细探讨这些内容，我们可以更好地理解和应用晶胞结构表示方法，在材料设计和制备过程中更加准确地预测和调控晶体性质，推动材料科学的发展。
注意：请你重新编辑原来的要求2. 晶体结构介绍2.1 晶格和晶胞概念晶体是由原子、离子或分子有序排列而形成的固体物质。
晶体具有规则的三维排列，这种排列称为晶格。
晶格是一种无限重复的周期性结构，它由离散点组成，每个离散点表示一个颗粒（如原子或离子）。
每个颗粒都占据一个位置，称为晶胞。
晶胞是用来描述晶体内部最小重复单位的单元。
2.2 晶体分类与化学式表示方法根据其晶格结构和元素组成可以将晶体分为不同类别。
最常见的分类方法包括离子晶体、共价晶体和金属晶体等。
化学式是用来表示物质组成的表达式。
对于简单的单元化合物，比如氧化钠（Na2O），其化学式直接反映了其中原子的类型和比例关系。
但对于复杂的多元化合物，比如矿石中常见的辉石矿物（Mg,Fe)8(Si6O20)(OH)4），需要采用其他更详细且准确描述其组成的方式。
2.3 晶格常数与晶胞结构关联性说明晶格常数是用来描述晶格的几何参数，它们包括晶体长度（a、b、c）和晶体间角度（α、β、γ）。
晶体学基础第五章-晶面间距与晶格常数
晶面间距与晶格常数第五章 晶体的质点堆积与缺陷¾ 密堆积原理 ¾ 配位数和配位多面体 ¾ 化学键和晶格类型¾ 晶体的缺陷晶体化学晶体化学：研究晶体结构和晶体化学组成与其性质之间的关系和规律性的分支学科。
材料科学：晶体结构=空间点阵+基元Na+Cl-•晶体结构中的质点（阵点或基元）可以是原子、离子 或分子。
•晶体化学主要阐述这些质点的特性：离子类型、离子 和原子半径等； •讨论质点在组成晶体结构时的相互作用和规律：离子 或原子相互结合时的堆积方式和配位形式、键和晶格 类型。
z 理论半径：将原子或离子的电子云分布视为球形，其半 径为原子或离子的理论半径。
• 原子在形成化学键时，总要有一定程度的轨道重叠，而且 与不同的原子分别成化学键时，原子轨道重叠的程度又各 有不同，因此单纯地把原子半径理解成原子最外层电子到 原子核的距离是不严格的。
z 有效半径：以键长数据为基础，由实验方法得到的原子或 离子的半径，称为原子或离子的有效半径。
共价半径、金 属半径、范德华半径。
• 原子或离子半径的影响因素：价态、配位数、电子自旋态• 原子和离子半径的大小，特别是相对大小对晶体结构中的质 点的排列方式影响很大。
其对理解和阐明晶体结构类型的变化、 晶体化学组成的变异以及有关物理性质的变化都是非常重要的。
元素的原子半径和共价半径原子或离子半径的基本规律原子或离子半径的影响因素：价态、配位数、电子自旋态z 同种元素原子半径: 共价半径 < 金属原子半径 z 同种元素离子半径:阳离子半径小于原子半径，价态高半径小； 阴离子半径大于原子半径，负价高半径大； 氧化态相同，配位数高半径大； z 同族元素: 原子和离子半径随周期数增加而增大 z 同周期元素: 原子和离子半径随Z的增加而减小 z 从周期表左上到右下对角线上，阳离子半径近于相等 z 镧系和锕系:阳离子半径随Z增加而略有减小 z 通常, 阳离子半径都小于阴离子半径。
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① 由于极化，正负离子的间距缩短，甚至 导致配位数下降，整个晶体的结构类型发生 变化。 例： ZnO：R+∕R-＝0.63，CN＝6（NaCl型） 实际CN＝4（ZnS型） CaO：R+∕R-＝0.80，CN＝8（CsCl型）
实际 CN＝6（NaCl型）
② 由于极化，正负离子的电子云重叠，离子 键的性质发生变化，向共价键过渡。 例： 硅离子 r＝0.4；氧离子 r＝1.40 计算 Si－O半径＝1.80；O-O半径＝2.80 实测： ＝1.60 ＝2.60
每个硅以自 旋相反的电 子对，分别 与四个最邻 近的硅原子 结合，形成 四个共价键 ——金刚石 形结构。
砷 的 晶 体 结 构
每个As原子与 另外三个As原 子配位，层结 构显出皱褶状， 层间距大于原 子间距（键 长）。图中虚 线表示一个晶 胞范围。
共价晶体的性质
共价键的结合力通常要比离子 键强，所以共价键具有强度高、硬 度高、脆性大、熔点高、沸点高和 挥发性低等特性，结构也比较稳定， 导电能力差。
4、晶体中化学键的类型
化学键： 离子键、共价键和金属键。
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非化学性： 范德华力
金属键
共价键
范德瓦尔键
大多数实际 材料的键合 可以用四面 体表面右内 部的一个点 表示。
离子键
键型四面体
离子晶体特点
陶瓷材料中的晶相大多属离子晶体。 离子晶体是由正负离子通过离子键， 按一定方式堆积起来而形成 的。由于离 子键的结合力很大，所以离子晶体在硬 度高、强度大、熔点和沸点较高，热膨 胀系数较小，但脆性大；良好绝缘体； 往往无色透明。
五、节省规则
一个晶体结构中，本质不同的结构 组元种类，倾向于为数最少。 如硅酸盐中,不会同时存在[SiO4]4和[SiO7]6-等不同的构造单元(个别例外).
6.
类质同像
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1．类质同像的概念
在晶体结构中某离子被其它类似的离子代替， 但不引起键性和晶体结构型式发生质变的现象。 例如镁橄榄石Mg2[SiO4]晶体，其晶格中Mg2+可 以被Fe2+所替代占据，由此形成的橄榄石 (Mg, Fe)2[SiO4]晶体。并且 Mg2+被Fe2+替代可以任意比例， 形成一个系列： Mg2[SiO4]----------------------------------- Fe2[SiO4] 镁橄榄石 橄榄石混晶或固溶体 铁橄榄石 这种情况称完全类质同像系列。
B—O之间有〔BO3〕和〔BO4〕两种。
3、离子的极化
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离子极化：就是指离子在外电场作用下，改变其形 状和大小的现象。
离子在其他离子所产生的外电场的作用下发 生极化，即被极化。 离子以其本身的电场作用于周围离子，使其 他离子极化，即主极化。
＋ － ＋ －
未极化
已极化
在离子晶体中：
阴离子半径较大，易于变形被极化，主 极化能力较低。 阳离子半径较小，电价较高，主极化作 用力大，被极化程度较低。
Rk∕Ra ＝ 2 －1＝0.414。此值是阳离子作为六次配位的下 限值。
Rk∕Ra ＜0.414时，表明阳离子过小，不能同时与周围的 六个阴离子都紧密接触，离子可在其中移动，结构是不稳 定的。
作为六次配位下限值的0.414也是 四次配位的上限值。
当Rk∕Ra的值等于或接近于0.414时， 阳离子有成为四次和六次两种配位的可 能。
Hexagonal closet packing,hcp
密堆
hcp的有：
Be、Mg、 Zn、Cd
fcc的有：
Al、γ-Fe、 Ni、Cu、Ag、 Au
堆积系数、致密度
等径圆球的各种最紧密堆积形式具有相同 的堆积密度，其堆积系数即球体积与整个堆积 体积比均为0.7405. 以立方面心为例计算：
V球 = 4（4/3πR3) = 16/3πR3 V晶胞=a3=(2 2 R)3=16 2 R3 堆积系数=V球/V晶胞=0.7405
共价晶体
共价晶体受共价键合轨道数和方向性的约 束，一个特定原子的最邻近原子数是有限制的， 达不到密堆积程度，堆积效率较低。如金刚石 晶体的堆积系数仅有0.34。 8-N（8减N，N表示这个原子最外层的电子 数）法则反映了某个元素在结合成共价晶体时， 所能获得的最大成键轨道数目。
硅 晶 体 结 构
最终出现：AB、AB、AB……的周期性重复 （两层重复）。等同点按六方格子排列，故称六 方最紧密堆积。密排层平行（0001）方向。
②第二种堆积是在由六个球围成的八面体空隙上进 行的，即第三层球堆在第一层与第二层球形成的八 面体空隙之上…...
发现第四层与第一层重复（中心投影位置重 合），第五层与第二层重复，第六层与第三层重复， 如此堆积下去，出现了：ABC、ABC、ABC…的周期 重复。
致密坚硬、富有韧性的金属或合金， 被广泛用作各种建筑的骨架材料，如高耸 的大厦。 金属有明亮悦目的光泽，用作装饰物。 良好的导电、导热性。稳定性以及抗腐 蚀性。
不等大球体的紧密堆积
当大小不等的球体进行堆积时， 其中较大的球将按六方和立方最紧密 堆积方式进行堆积，而较小的球则按 自身体积的大小填入其中的八面体空 隙中或四面体空隙中（离子化合物晶 体）。
——离子半径比
在离子不发生变形或者变形很小的情况 下，离子的配位数取决于正负离子的半径比。 以配位数为六的情况说明：
位于配位多面体中心的阳离子充填于被 分布在八面体顶角上的六个阴离子围成的八面 体空隙中，并且恰好与周围的六个阴离子均紧 密接触。取八面体中包含两个四次轴的平面。
图中直角三角形ABC可以算出：
另一种是由四个球围成的空隙，称为四面体空隙。
n个等大球体作最紧密堆积时，就必 定有n个八面体空隙和2n个四面体空隙
第三层球的排列 （C）： ① 第一种堆积方式 是在四面体空隙上 进行的。即将第三 层球堆放在第一层 与第二层球体所形 成的四面体空隙的 位置上叠置结果， 会出现第三层球与 第一层球，球中心 投影位置重合……
在两种最基本 的最紧密堆积 方 式中，每个球体所 接触到的同径球体 个数为12（即配位 数等于12）。
CN＝12
立方最紧密堆积： ABCABC…方式堆积（c图） Cubic closest packing,ccp或face center cubic,fcc. 六方最紧密堆积
密堆
ABAB…方式堆积（b图）
离 子 晶 体 的 结 构
NaCl晶体的结构
NaCl晶体结构
2、配位数和配位多面体
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配位数: 指每个原子或离子周围与之相接触
的原子个数或异号离子的个数。 配位多面体：各配位离子或原子的中心连线 所构成的多面体 影响配位的因素： 质点的相对大小 堆积的紧密程度 质点间化学键性质
重点：质点（正负离子）的相对大小
球体的紧密堆积
第一层球的排列 两层球的堆积
三角形空隙类型
尖 角 向 上
尖 角 向 下
第二层球排列（B）：第二层球在堆积于第一层之上时，每球 只有与第一层的三个球同时接触才算是 最稳定的。即位于三角形空隙的位置。
八面体空隙
四面体空隙
两层球，作最紧密堆积，出现了两种不同的空隙： 一是由六个球围金属单质的结构与性质
◆ 由于金属采用密堆积结构以及离 域电子的金属键，在几何因素和电子 因素两方面的作用下，使金属容易形 成组成可变的合金，并具有许多宝贵 的特性和应用。 ◆ 如金属在锻压或锤打下，原子密 堆积层之间发生相对移动时，能保持 密堆积结构和金属键，而使金属具有 延展性。
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5、矿物晶体的结构规律
哥氏结晶化学规律 鲍林规则
哥希密特结晶化学定律
晶体的结构，取决于其组成质点 的数量、大小关系与极化性能。
不同的离子，形成的晶体结构是不同的。如 MgO与CsCl 同种离子，在不同的情况下，可形成不同的结 构。如Al、硼、铁、钛等。
化合物中，阴阳离子的比例不同所形成的结构 也是不同的。如：AX与A2X TiO2（金红石结构）和Ti2O3（刚玉结构） Fe2O3（刚玉结构）和Fe3O4（反尖晶石结构） 组成质点大小不同，配位数和晶体结构也不同。 极化性能对晶体结构的影响。
第一规则的核心
阳离子配位数取决于阳离子和阴离子半 径的比值，而非两者的半径。 表6-4可见，同一种元素有不同的配位数。
二、静电价规则
稳定的晶体结构中，从所有相邻接的阳离子 到达一个阴离子的静电键的总强度（S），等于 阴离子的电荷数。 S = Z+/n （n为配位数）
如MgO。Mg2+配位数为6， 其S=1/3，每个O2－为6个氧八 面体所共有。即每个O2－是6个 镁氧八面体[MgO6]的公共顶点。 MgO属NaCl型结构,一个 氧和六个Mg相联系,氧的电价 是-2,则镁的静电价强度之和 也应是2,一个镁的静电价强度 是1/3,那么共需要6个镁.
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四、含有不同阳离子时的情况
一个晶体结构中，有多种阳离子存在，则 高价、低配位数的配位多面体趋于尽可能互不 相连，它们中间由其它阳离子配位多面体隔开， 至多也只能以共顶方式相连。 在镁橄榄石Mg 2[SiO4]中, 存在着[MgO6]八 面体和[SiO4]四面体, [SiO4]四面体彼此互不 相连,距离较远,而与[MgO6]八面体共棱相连。 在其它硅酸盐中， [SiO4]四面体也只能共角顶。
萤石结构:
Ca2+的配位数是8， 则Ca-F键的静电价强度 为S=2/8=1/4，如要保 持结构稳定,则根据本 原则,需要4个F才能稳 定。
[AlO4]结构: 铝的S=3/4,如果[AlO4]四面体 直接相连,则一个氧被两个铝共用, 或说一个氧和两个铝相连接,那么, 按照规则,稳定吗? 3/4 + 3/4 =6/4=1.5,但氧的 电价是2,两者并不相等,所以结构 不稳定.