§2-6 无机非金属化合物常见晶体结构doc
合集下载
《无机非金属材料科学基础》第3章 晶体结构
碱金属元素的氧化物R2O，硫化物R2S，硒化物 R2Se，碲化物R2Te等A2X型化合物为反萤石型结构， 它们的正负离子位置刚好与萤石结构中的相反，即 碱金属离子占据F－离子的位置，O2-或其它负离子 占据Ca2+的位置。这种正负离子位置颠倒的结构， 叫做反同形体。
2. 金红石（ TiO2 ）型结构
AB2型结构类型与r+/r-的关系
结构类型
r+/r-
萤石（CaF2） 0.732
型
金 红 石 0.414~0.732 （TiO2）型
-方石英型 0.225~0.414
实例（右边数据为 r+/r-比值） BaF2 1.05 PbF2 0.99 SrF2 0.95 HgF2 0.84 ThO2 0.84 CaF2 0.80 UO2 0.79 CeO2 0.77 PrO2 0.76 CdF2 0.74 ZrO2 0.71 HfF2 0.67 ZrF2 0.67 TeO2 0.67 MnF2 0.66 PbO2 0.64 FeF2 0.62 CoF2 0.62 ZnF2 0.62 NiF2 0.59 MgF2 0.58 SnO2 0.56 NbO2 0.52 MoO2 0.52 WO2 0.52 OsO2 0.51 IrO2 0.50 RuO2 0.49 TiO2 0.48 VO2 0.46 MnO2 0.39 GeO2 0.36 SiO2 0.29 BeF2 0.27
3.3 多元无机化合物晶体的结构
NaCl和CsCl型衍生结构型式
结构可归于二元形式的多元化合物 CaF2型衍生结构型式
ZnS和FeS2型衍生结构型式
ABO3型化合物
含有三角形络合离子BO33、CO32、NO3等化合物，如文石和方解石 含有三角锥形络合离子ClO3－、BrO3－等化合物，如KBrO3
2. 金红石（ TiO2 ）型结构
AB2型结构类型与r+/r-的关系
结构类型
r+/r-
萤石（CaF2） 0.732
型
金 红 石 0.414~0.732 （TiO2）型
-方石英型 0.225~0.414
实例（右边数据为 r+/r-比值） BaF2 1.05 PbF2 0.99 SrF2 0.95 HgF2 0.84 ThO2 0.84 CaF2 0.80 UO2 0.79 CeO2 0.77 PrO2 0.76 CdF2 0.74 ZrO2 0.71 HfF2 0.67 ZrF2 0.67 TeO2 0.67 MnF2 0.66 PbO2 0.64 FeF2 0.62 CoF2 0.62 ZnF2 0.62 NiF2 0.59 MgF2 0.58 SnO2 0.56 NbO2 0.52 MoO2 0.52 WO2 0.52 OsO2 0.51 IrO2 0.50 RuO2 0.49 TiO2 0.48 VO2 0.46 MnO2 0.39 GeO2 0.36 SiO2 0.29 BeF2 0.27
3.3 多元无机化合物晶体的结构
NaCl和CsCl型衍生结构型式
结构可归于二元形式的多元化合物 CaF2型衍生结构型式
ZnS和FeS2型衍生结构型式
ABO3型化合物
含有三角形络合离子BO33、CO32、NO3等化合物，如文石和方解石 含有三角锥形络合离子ClO3－、BrO3－等化合物，如KBrO3
常见九种典型的晶体结构
如果金刚石晶胞沿一个L3立起来，金刚石似乎显示出层状结 构特征，虽然不是很特征，但金刚石的确平行{111}存在中等 解理。
由于C-C键的键能大（347 kJ/mo），价电子都参与了共价键 的形成，使得晶体中没有自由电子，所以金刚石是自然界中最 坚硬的固体，熔点高达3550 ‴。
金刚石及其等结构物质比较
5.5-6A
层电荷的来源
(1) 来源于四面体片的 Al->Si替代。这时，与配 平电荷的层间阳离子距离 较近，称之为“近电”。
记为
Xt
(2) 来源于八面体片的 Mg->Al替代。这时，于配 平电荷的层间阳离子距离 较远，称之为“远电”。
属于该结构的物质主要有：T、V、W、La、Ce、 Pr、Nd、Yb、Eu、Ti、U、Ba、Sr、K、Na、Ca、 Mg等单质。
值得指出的是，部分元素的单质可以在不同条件下 形成不同的结构，或者可以有不同的结构状态共存。 如单质铁：
α-铁（Iron-alpha） ---（奥氏体） --立方体心 γ-铁（Iron-gama） --（马氏体）--立方面心 ε-铁（Iron- Epsilon） --六方结构
(200)
(220)
6 闪锌矿结构
空间群 F-43m，立方面心格子。 Zn分布于晶胞的角顶及面心。如果把晶胞8等分，S分 布于间隔的小立方体的中心。
闪锌矿的晶体结构：球键图(左)、配位多面体连接图(右)
结构中，S2- 和Zn2+配位数都是4，配位多面体都 是四面体。四面体共角顶相联。
从图可看出，[SZn4] 四面体（[ZnS4] 四面体 也是一样）共角顶联成的 四面体基元层与[111]方 向垂直。
氯化锶(SrCl2)
反萤石型 氧化钠(Na O) 2 结构 氧化锂(Li2O)
无机非金属材料科学基础02 晶体结构基础
晶体的转化：原子排布，晶体与非晶转化
2.2 晶体的宏观对称
1. 晶体对称定义 2. 宏观对称特点 3. 宏观对称要素 4. 对称要素组合 5. 对称要素符号
无机非金属材料科学基础
小 结
思 考
1.晶体对称的定义
无机非金属材料科学基础
对称是什么呢？如何下定义呢？学会理性的抽象出 最一初般研的究东晶西体？的人是地质 学家比！如爱情是什么？异性之间彼此感到吸引、愉快以
L66L2
L6PC
L66Ph
62m
C6
6
D6
62(622)
C6h
6/m
C6v
2. 对称要素推导多面体（多面体代表什 么）？
3. 点系寻找对称要素？ 4. 多面体寻找对称要素？
无机非金属材料科学基础
习惯看平面图 –属于那种典型结构？
四次轴对面操作 可得什么图形？
无机非金属材料科学基础
该图中有那些 对称要素？
a=b
无机非金属材料科学基础
长方体中有那些 对称要素？
高级晶族的等轴晶系(有四个三次轴)。多个高次轴！
每个晶系又有不同的点群
无机非金属材料科学基础
对称型符号
晶 族
晶系
对称特点
对称型
圣弗利斯符 号
国际符号
三斜晶系 无L2,无P
低 级
单斜晶系
晶
族
L2或P不多于一个
斜方晶系 L2或P多于一个
L C
L2 P L2PC
3L2 L22P 3L23PC
Ci C1=S2
C2 C1h=Cs C2h
D2=V C2v D2h=Vh
1 1
2 m 2/m
222 mm(mm2) mmm(2/m2/m2/m)
2.2 晶体的宏观对称
1. 晶体对称定义 2. 宏观对称特点 3. 宏观对称要素 4. 对称要素组合 5. 对称要素符号
无机非金属材料科学基础
小 结
思 考
1.晶体对称的定义
无机非金属材料科学基础
对称是什么呢？如何下定义呢？学会理性的抽象出 最一初般研的究东晶西体？的人是地质 学家比！如爱情是什么？异性之间彼此感到吸引、愉快以
L66L2
L6PC
L66Ph
62m
C6
6
D6
62(622)
C6h
6/m
C6v
2. 对称要素推导多面体（多面体代表什 么）？
3. 点系寻找对称要素？ 4. 多面体寻找对称要素？
无机非金属材料科学基础
习惯看平面图 –属于那种典型结构？
四次轴对面操作 可得什么图形？
无机非金属材料科学基础
该图中有那些 对称要素？
a=b
无机非金属材料科学基础
长方体中有那些 对称要素？
高级晶族的等轴晶系(有四个三次轴)。多个高次轴！
每个晶系又有不同的点群
无机非金属材料科学基础
对称型符号
晶 族
晶系
对称特点
对称型
圣弗利斯符 号
国际符号
三斜晶系 无L2,无P
低 级
单斜晶系
晶
族
L2或P不多于一个
斜方晶系 L2或P多于一个
L C
L2 P L2PC
3L2 L22P 3L23PC
Ci C1=S2
C2 C1h=Cs C2h
D2=V C2v D2h=Vh
1 1
2 m 2/m
222 mm(mm2) mmm(2/m2/m2/m)
无机非金属材料的组成、结构
离子晶体性质 1) 离子键结合力很大，故离子晶体结构非常稳定，反映在
宏观性质上，离子晶体的熔点高，硬度大，热膨胀系数小; 2) 离子晶体若发生相对移动，将失去电平衡，离子键被破
坏，故离子晶体多为脆性; 3) 离子键中很难产生可以自由运动的电子，则离子晶体都
是很好的绝缘体; 4) 大多数离子晶体对可见光透明，在远红外区有一特征吸
收峰——红外光谱特征。
2) 共价键
共价键实质 共价键：原子之间通过共用电子对或通过电子云重叠而产
生的键合。 共价晶体或原子晶体：靠共价键结合的晶体。 典型的共价晶体：第IV族元素C（金刚石），Si，Ge，Sn
（灰锡）等的晶体，属金刚石结构。 共价键特性
有饱和性 有方向性
单质Si：Si－Si键为共价键。1个4价Si原子，与其周围4个 Si原子共享最外层的电子，从而使每个Si原子最外层获得8 个电子。1对共有电子代表1个共价键，所以1个Si原子有4个 共价键与邻近4个Si原子结合，形成四面体结构，其中共价 键之间的夹角约为109o。
元素间电负性相差越小 结合为共价性的键倾向越大
C.1 陶瓷结构
无机非金属材料概论
C.1 陶瓷结构
无机非金属材料概论
电负性：衡量价电子被正原子实吸引的程度。
2.3 非金属单质晶体结构
同种元素组成的晶体称为单质晶体。
一、惰性气体元素的晶体
惰性气体在低温下形成的晶体为A1（面心立方）型或 A3（六方密堆）型结构。由于惰性气体原子外层为满电子 构型，它们之间并不形成化学键，低温时形成的晶体是靠 微弱的没有方向性的范德华力直接凝聚成最紧密堆积的A1 型或A3型分子晶体。
典型氢键晶体：冰（H2O）、 铁电材料 磷酸二氢钾（KH2PO4）
无机材料典型晶体结构
(AB 型)
属于立方ZnS型结构的化合物有： β- ZnS 、β- SiC、AIP、GaAS、InSb、立方-BN等。
固体化学中的等电子规则： 价电子相同的化合物具有类似的结构。
举例：Ⅲ－Ⅴ和Ⅱ－Ⅵ族及Ⅳ－Ⅳ族化合物 如：立方-BN 、AIP、GaAS、InSb、 β- ZnS 、 β- SiC, 组成这些化合物的原子的平均价电 子数目与单质C相同，应具有金刚石形结构(与 立方ZnS型相同, 碳原子占据锌离子和硫离子的 位置)。
第二章 无机材料的晶体结构与缺陷
2.1 晶态与非晶态 2.2 化学键和晶体的类型 2.3 等径球体密堆积 2.4 鲍林（Pauling）规则 2.5 无机材料典型晶体结构 2.6 间隙相和间隙化合物 2.7 晶体结构的缺陷
2.4 鲍林（Pauling）规则
鲍林规则概括总结了离子晶体中围绕正离子堆积 的负离子配位多面体的性质和相互连接规律。
Cl-作面心立方紧密积 (2)，Na+填满所有的4个
八面体空隙 （r+ / r- = 0.54）; 正、负离子配位数比 为6∶6。
属于NaCl型结构的化合物有： （i）离子键型的碱金属卤化物、碱土金属氧化物和硫化物; （ii）过渡键型的金属氧化物、硫化物及间隙型的碳化物和
氮化物。 如：NaCl、NaI、MgO、SrO、BaO、CdO、MnO、
静电键强度:
s z n
负离子的电价数:
此式对与一个负离子键 连的所有正离求和。
该规则指明了一个负离子与几个正离子相连, 它是关于几个配位多面体公用顶点的规则。
例1：NaCl晶体 r+ / r- = 0.54
Na+的配位数为6，配位多面 体构型为八面体。
Na+--Cl-静电键强度 s=1/6，
化学物质晶体结构表
化学物质晶体结构表
本文档提供了化学物质晶体的结构表，用于描述晶体的分子排
列和构成。
以下是一些典型的化学物质晶体结构：
1. NaCl（氯化钠）晶体结构：
- 结构类型：面心立方
- 分子组成：钠离子（Na+）和氯离子（Cl-）以离子键形成晶
体
- 晶格常数：5.64 Å
- 值得注意的是，NaCl晶体中的钠和氯离子以六方密堆积的方
式排列。
2. Carbon（碳）晶体结构：
- 结构类型：钻石结构
- 分子组成：碳原子以共价键形成晶体
- 晶格常数：3.57 Å
- 钻石结构中的每个碳原子通过共价键与其他四个碳原子相连，形成六角形排列。
3. CuAlO2（氧化铜铝）晶体结构：
- 结构类型：螺旋结构
- 分子组成：铜离子（Cu2+）、铝离子（Al3+）和氧离子
（O2-）以离子键形成晶体
- 晶格常数：3.11 Å
- CuAlO2晶体中的铜、铝和氧离子以螺旋状的方式排列。
以上仅为一些典型的晶体结构示例，不同化学物质的晶体结构
还有很多种类。
本表仅提供了部分常见晶体结构的描述。
详细了解
特定化学物质晶体的结构，请参考相关研究文献或进行进一步研究。
请注意，本文档提供的信息是基于已有文献和研究成果，但并
不能保证其准确性。
如需准确的晶体结构数据，请参考可靠来源并
进行确认。
【精品课件】无机单质及化合物晶体结构
2. CsCl型结构
CsCl属于立方晶系，点群m3m，空间群Pm3m。 结构中正负离子作简单立方堆积，配位数均为8， 晶胞分子数Z＝1，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。
CsCl晶胞结构
CsCl晶胞结构
CsCl晶体结构
应用：高温坩埚，发热体和电极， 润滑剂（机械工业）
3．砷、锑、秘的结构
V族元素砷、锑、秘等属于菱方晶系。右图是用 六方晶轴表示的锑的结构。在六方晶系下（0001） 层的堆积层序是ABCABC…，各层并非等距，每两 层组成一个双层相距很近，双层与双层之间相距较 远。双层之间原子不接触，每一单层内的原子（即 构成平面六角形的各原子）也不接触，它们只和同 一双层中的另一单层内的最近邻原子相接触，因而 配位数是3，如图中示出原子1的3个最近邻配位原 子是2、3和4。由此可见，共价键存在于双层内， 而双层与双层之间则是分子键。
NaCl晶胞结构
NaCl晶胞结构
性质：NaCl型结构在三维方向上键力分布均匀， 无明显解理，破碎后其颗粒呈现多面体形状。
常见NaCl型晶体：碱土金属和二价过渡金属氧化 物（MO），其中M2+和O2-分别占据NaCl中Na+和Cl的位置。
特点：熔点很高，如MgO（方镁石），其熔点 2800℃左右，是碱性耐火材料镁砖中的主要晶相。
纤锌矿结构中六方柱晶胞
纤锌矿结构中平行六面体晶胞
（2）纤锌矿结构与热释电性及声电效应
某些纤锌矿型结构，其结构中无对称中心存在，使得晶体具 有热释电性，可产生声电效应。
热释电性是指加热使晶体温度变化时，在与该晶体c轴平行 方向一端出现正电荷，相反一端出现负电荷的现象。
无机非金属材料的非晶体结构课件
具有随机性。
非晶体结构
非晶体结构是指原子或分子在三维 空间中没有长程有序的结构。
玻璃态
玻璃态是指物质在高温下熔融后快 速冷却形成的非晶体状态，具有短 程有序的结构。
无机非金属材料的非晶体结构类型
玻璃相
玻璃相是一种常见的无机非金属 材料的非晶体结构类型，由硅酸 盐、硼酸盐等组成，具有短程有
序的结构。
合材料等。
晶体和非晶体在传感器、电池和 太阳能电池等领域也具有不同的
应用前景。
晶体在药物载体、生物相容性和 生物医学成像等方面具有独特的 优势，而非晶体在这方面的应用
较少。
05 无机非金属材料的非晶体结构制备方法
CHAPTER
气相沉积法
物理气相沉积(PVD)
包括真空蒸发、溅射、离子束沉积等子方法。
复合材料制备
碳纤维增强树脂基复合材料
通过将碳纤维与非晶体结构的树脂基体进行复合，可以获得具有优异力学性能和耐腐蚀性的复合材料，广泛应用 于制造飞机、汽车和体育器材等。
玻璃纤维增强塑料复合材料
通过将玻璃纤维与非晶体结构的塑料基体进行复合，可以获得具有高强度、高韧性和耐冲击等特点的复合材料， 广泛应用于制造电子产品、汽车和建筑材料等。
化学合成法
定义
利用化学反应在溶液中合成非晶体结构材料。
特点
反应条件温和，易于实现工业化生产；可通过调节反应物浓度、溶剂种类、反 应温度等参数控制产品的结构和性能。
06 无机非金属材料的非晶体结构应用
CHAPTER
玻璃制造
玻璃纤维增强材料
通过将玻璃加热至高温熔融状态，然后迅速冷却，可以获得 具有非晶体结构的玻璃纤维增强材料。这种材料具有高强度 、高弹性模量和耐腐蚀性等特点，广泛用于航空航天、汽车 和建筑等领域。
非晶体结构
非晶体结构是指原子或分子在三维 空间中没有长程有序的结构。
玻璃态
玻璃态是指物质在高温下熔融后快 速冷却形成的非晶体状态，具有短 程有序的结构。
无机非金属材料的非晶体结构类型
玻璃相
玻璃相是一种常见的无机非金属 材料的非晶体结构类型，由硅酸 盐、硼酸盐等组成，具有短程有
序的结构。
合材料等。
晶体和非晶体在传感器、电池和 太阳能电池等领域也具有不同的
应用前景。
晶体在药物载体、生物相容性和 生物医学成像等方面具有独特的 优势，而非晶体在这方面的应用
较少。
05 无机非金属材料的非晶体结构制备方法
CHAPTER
气相沉积法
物理气相沉积(PVD)
包括真空蒸发、溅射、离子束沉积等子方法。
复合材料制备
碳纤维增强树脂基复合材料
通过将碳纤维与非晶体结构的树脂基体进行复合，可以获得具有优异力学性能和耐腐蚀性的复合材料，广泛应用 于制造飞机、汽车和体育器材等。
玻璃纤维增强塑料复合材料
通过将玻璃纤维与非晶体结构的塑料基体进行复合，可以获得具有高强度、高韧性和耐冲击等特点的复合材料， 广泛应用于制造电子产品、汽车和建筑材料等。
化学合成法
定义
利用化学反应在溶液中合成非晶体结构材料。
特点
反应条件温和，易于实现工业化生产；可通过调节反应物浓度、溶剂种类、反 应温度等参数控制产品的结构和性能。
06 无机非金属材料的非晶体结构应用
CHAPTER
玻璃制造
玻璃纤维增强材料
通过将玻璃加热至高温熔融状态，然后迅速冷却，可以获得 具有非晶体结构的玻璃纤维增强材料。这种材料具有高强度 、高弹性模量和耐腐蚀性等特点，广泛用于航空航天、汽车 和建筑等领域。
无机非金属材料的分类和晶体结构
25 0 ,1 0 0
75 50
C
0 ,1 0 0
图3-1 金刚石的晶胞图和投影图
结构与性能的关系
性能：最切割材料
磨料及钻井用钻头
集成电路中散热片
高温半导体材料
同类型结构的物质有： • 硅、锗、灰锡（-Sn） • 立方氮化硼（c-BN）：
硬度仅次于金刚石，但热稳定性远高于 金刚石，对铁系金属元素有较大的化学稳 定性。用以制造的磨具，适于加工既硬又 韧的材料，如高速钢、工具钢、模具钢、 轴承钢、镍和钴基合金、冷硬铸铁等。
1．金刚石结构
IV族元素，立方晶系， Fd3m空间群，a＝0.356nm； 面心立方结构：C原子分布于八个角顶和六
个面心，四个C原子交叉地位于4条体对角 线的1/4、3/4处。每个C原子周围都有四个 碳，共价键连接，配位数为4。
0 ,1 0 0
50
0 ,1 0 0
A
75 50
25
B
0 ,1 0 0 50
图3-2 石墨晶体结构（虚线范围为单位晶胞）
结构与性能的关系
石墨： 润滑性 （中低温固体润滑剂 ） 良好的导电性 （高温发热体 ） 硬度低，易加工 在惰性气氛中熔点很高（高温坩埚 ）
六方氮化硼 （h-BN）：
h-BN与石墨是等电子体，有白色石墨之称。 有良好的润滑性，电绝缘性导热性和耐化学腐蚀 性，具有中子吸收能力。化学性质稳定，对所有 熔融金属化学呈惰性，成型制品便于机械加工， 有很高的耐湿性。
硅酸盐晶体中，一个[SiO4] 顶点的O2-还可以 和另一个[SiO4] 相连接（2个配位多面体共用一 个顶点），或者和另外3个[MgO6] 相连接（4个配 位多面体共用一个顶点），即可使O2-电价饱和。
典型晶体结构类型
（a）面心立方 （A1型）
（b）体心立方 （A2型）
（c）密排六方 （A3型）
有些金属由于其键的性质发生变化， 常含有一定成分的共价键，会呈现一些不 常见的结构。锡是A4型结构（与金刚石相 似），锑是A7型结构等。
二、非金属单质的晶体结构
1、惰性气体元素的晶体
惰性气体以单原子分子形式存在，在低温 下形成的晶体为A1（面心立方）型或A3（六方 密堆）型结构。
NaCl 晶胞图
NaCl型：MgO、CaO、SrO、BaO、MnO、FeO、
CoO、NiO等
方解石晶体结构
CaCO3
变形的NaCl结构形式
Ca2＋的配位数为6
晶胞常数 a0
理论密度 D0
a0 2r r
D0 nM / N a
3 0
例： MgO具有NaCl结构。根据O2－半径为0.140nm 和Mg2＋半径为0.072nm，计算球状离子所占据的体 积分数和MgO的密度。画出MgO在（111）/（110）/ （100）晶面上的离子排布图，计算每个晶面上离子 排列的面密度，并指出四面体和八面体空隙的位子。
分析离子晶体结构的方法：
1、确定阴离子的堆积方式，明确阴离子的位置 （坐标）和四、八面体空隙的位置。 2、根据 r＋/r－ 值，确定阳离子配位数CN。 3、单位晶胞的分子数 4、阳离子在四、八面体空隙中的填充情况。 5、配位多面体之间的关系。
（一）AX型结构
主要有CsCl型、NaCl型、ZnS型、NiAs型等 1、NaCl型结构
对于第V族元素：
每个原子周围共价单键个数为：8－5=3 其晶体结构是：原子之间首先共价结合形成 无限层状单元，层状单元之间借助范德华力结合 形成晶体
非金属元素单质晶体的结构基元：第V族元素
无机材料科学基础 第二章-晶体结构-第6节(1-3)
18
7．Pauling规则
根据离子晶体的晶体化学原理，对一些较简单的离子晶体结构进 行总结分析，Pauling在1928年从大量数据以及晶格能公式反映 的原理中规纳出五个规则。为分析较复杂的离子晶体结构提供了 一定理论基础。
※ 第一规则（关于组成负离子多面体的规则）
在每一个正离子的周围形成一负离子配位多面体，每一个负离子 占据着多面体的一个角顶；正负离子间的距离取决于它们的半径 之和；正离子的配位数取决于它们的半径之比，而与离子的价态 无关。
结构中Zn和S的二套六方原始格子位错(a+b+5/8c) ，即在a、b轴 向重合，c轴方向位错5/8。
（0 0 5/8）
（0 0 0） （0 0 5/8）
（2/3 1/3 1/2）
（2/3 1/3 1/2） （2/3 1/3 1/8）
（0 0 0）
（0001）面投影
（2/3 1/3 1/8）
11
图1-18b为纤锌矿的[ZnS4]四面体的排列层序为ABAB……六方堆 积方式；呈现六方对称分布， [ZnS4]共顶相连。
1号点
2号点
（(1/2-u)(1/2+u)1/2）
4号点
3号点
（u=0.31)
4 3
1 2
17
[TiO6]八面体的连接方式： [TiO6]以共棱 的方式排成链状，而链之间的[TiO6]共顶相连， 如图所示。
属于金红石型结构的晶体有： GeO2、 SnO2、 MnO2、 PbO2等。金红石还有板钛矿， 锐钛矿两种变体。
0
50
0
75
25
50
50
25
75
0
50
0
(001)面投影图 8
7．Pauling规则
根据离子晶体的晶体化学原理，对一些较简单的离子晶体结构进 行总结分析，Pauling在1928年从大量数据以及晶格能公式反映 的原理中规纳出五个规则。为分析较复杂的离子晶体结构提供了 一定理论基础。
※ 第一规则（关于组成负离子多面体的规则）
在每一个正离子的周围形成一负离子配位多面体，每一个负离子 占据着多面体的一个角顶；正负离子间的距离取决于它们的半径 之和；正离子的配位数取决于它们的半径之比，而与离子的价态 无关。
结构中Zn和S的二套六方原始格子位错(a+b+5/8c) ，即在a、b轴 向重合，c轴方向位错5/8。
（0 0 5/8）
（0 0 0） （0 0 5/8）
（2/3 1/3 1/2）
（2/3 1/3 1/2） （2/3 1/3 1/8）
（0 0 0）
（0001）面投影
（2/3 1/3 1/8）
11
图1-18b为纤锌矿的[ZnS4]四面体的排列层序为ABAB……六方堆 积方式；呈现六方对称分布， [ZnS4]共顶相连。
1号点
2号点
（(1/2-u)(1/2+u)1/2）
4号点
3号点
（u=0.31)
4 3
1 2
17
[TiO6]八面体的连接方式： [TiO6]以共棱 的方式排成链状，而链之间的[TiO6]共顶相连， 如图所示。
属于金红石型结构的晶体有： GeO2、 SnO2、 MnO2、 PbO2等。金红石还有板钛矿， 锐钛矿两种变体。
0
50
0
75
25
50
50
25
75
0
50
0
(001)面投影图 8
无机非金属材料的分类和晶体结构
深入了解无机非金属材料的分类
通过对其分类的探讨，可以更加深入地了解无机非金属材料的多样性以及它们在不同领域中的应用。
掌握晶体结构的基本知识
晶体结构决定了材料的物理和化学性质，因此掌握晶体结构的基本知识对于理解无机非金属材料的性 能和应用具有重要意义。
汇报范围
无机非金属材料的分类
包括氧化物、硅酸盐、碳酸盐、硫化物等不同类 型的无机非金属材料。
描述晶胞大小的参数，包括边长、夹 角等，与晶体性质密切相关。
晶胞
晶格中最小重复单元，代表晶体结构 的基本特点。晶胞的选取应遵循体积 小、反映晶体对称性的原则。
晶体结构的描述方法
X射线衍射法
利用X射线在晶体中的衍 射现象，通过分析衍射
图谱确定晶体结构。
中子衍射法
利用中子在晶体中的衍 射现象，可确定轻元素 的位置和氢键等结构信
2023 WORK SUMMARY
无机非金属材料的分 类和晶体结构
演讲人：
日期：
REPORTING
目录
• 引言 • 无机非金属材料的分类 • 晶体结构基础 • 无机非金属材料的晶体结构类型 • 无机非金属材料的性能与晶体结构的关系 • 无机非金属材料的制备与加工技术
PART 01
引言
目的和背景
氧化还原性
晶体中的原子或离子的电子构型影响其氧化还原性。具有不稳定电 子构型的原子或离子容易发生氧化还原反应。
催化活性
某些晶体结构具有特殊的催化活性，如沸石分子筛等。这些晶体的特 殊结构使得它们能够作为催化剂加速化学反应的进行。
力学性能与晶体结构的关系
硬度
01
晶体结构中的化学键类型和强度决定硬度。共价键和离子键较
以氧化铝为主要成分的陶瓷，具 有高硬度、高熔点、耐磨损等特
通过对其分类的探讨，可以更加深入地了解无机非金属材料的多样性以及它们在不同领域中的应用。
掌握晶体结构的基本知识
晶体结构决定了材料的物理和化学性质，因此掌握晶体结构的基本知识对于理解无机非金属材料的性 能和应用具有重要意义。
汇报范围
无机非金属材料的分类
包括氧化物、硅酸盐、碳酸盐、硫化物等不同类 型的无机非金属材料。
描述晶胞大小的参数，包括边长、夹 角等，与晶体性质密切相关。
晶胞
晶格中最小重复单元，代表晶体结构 的基本特点。晶胞的选取应遵循体积 小、反映晶体对称性的原则。
晶体结构的描述方法
X射线衍射法
利用X射线在晶体中的衍 射现象，通过分析衍射
图谱确定晶体结构。
中子衍射法
利用中子在晶体中的衍 射现象，可确定轻元素 的位置和氢键等结构信
2023 WORK SUMMARY
无机非金属材料的分 类和晶体结构
演讲人：
日期：
REPORTING
目录
• 引言 • 无机非金属材料的分类 • 晶体结构基础 • 无机非金属材料的晶体结构类型 • 无机非金属材料的性能与晶体结构的关系 • 无机非金属材料的制备与加工技术
PART 01
引言
目的和背景
氧化还原性
晶体中的原子或离子的电子构型影响其氧化还原性。具有不稳定电 子构型的原子或离子容易发生氧化还原反应。
催化活性
某些晶体结构具有特殊的催化活性，如沸石分子筛等。这些晶体的特 殊结构使得它们能够作为催化剂加速化学反应的进行。
力学性能与晶体结构的关系
硬度
01
晶体结构中的化学键类型和强度决定硬度。共价键和离子键较
以氧化铝为主要成分的陶瓷，具 有高硬度、高熔点、耐磨损等特
无机非金属材料科学基础02晶体结构基础PPT课件
介电常数
02
晶体结构对材料的介电常数有重要影响。介电常数决定了材料
在电场中的行为，如绝缘性能和电容器的性能。
光电性能
03
某些晶体结构具有独特的光学性能，如光折射、光吸收和发光
等，可用于制造光学器件和发光材料。
06 无机非金属材料的晶体结 构研究进展
新材料的设计与开发
总结词
新材料的设计与开发是当前无机非金属 材料领域的重要研究方向，通过研究晶 体结构，可以发现和设计具有优异性能 的新型无机非金属材料。
力极强。
韧性
材料的韧性也与晶体结构密切相 关。例如，某些晶体结构容易产 生塑性变形，从而提高材料的韧
性。
强度
晶体结构的规整度和原子间的结 合力决定了材料的强度。例如，
金属单晶具有很高的强度。
热学性能
1 2 3
热导率
晶体结构对材料的热导率有重要影响。例如，某 些晶体结构中的原子振动模式有助于声子的传播， 从而提高热导率。
详细描述
原子力显微镜法的原理是利用原子间相互作用力测量样品表面的形貌和结构。该方法可以在纳米尺度 上观察晶体表面，分辨率高、灵敏度高，能够观察到晶体表面的细节和微观结构。原子力显微镜法在 研究晶体表面特性和纳米尺度结构方面具有重要应用价值。
05 晶体结构对材料性能的影 响
力学性能
硬度
晶体结构对材料的硬度有显著影 响。例如，金刚石的硬度极高， 主要归因于其独特的面心立方晶 体结构，使得其原子间相互作用
分子晶体的特点是原子或分子的排列通过 分子间的相互作用来实现，这种结构使得 分子晶体具有较低的熔点和硬度。
晶体结构的特点
周期性
晶体结构中的原子或分子的排列 呈现周期性的特点，这种周期性 使得晶体具有较好的物理和化学
无机非金属材料中的简单晶体结构
无机非金属材料中的简单晶体结构下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!无机非金属材料中的简单晶体结构引言在材料科学领域，无机非金属材料的研究和应用已经成为一个备受关注的话题。
§2-6 无机非金属化合物常见晶体结构
1.7.2.2 CsCl型结构
CsCl结构见图1—51所示，属于立方晶系，简单立方点阵（Cs+、Cl-各一套），空间群为Pm3m。每个晶胞内含两个原子，Cs+： ；Cl-：000。正负离子半径之比为0.93，大于0.732，故负离子多面体为正六面体，配位数为8。CsCl的晶胞常数a=4.110（10-1nm）。
BeO陶瓷熔点高达2500℃以上，其导热系数为α-Al2O3陶瓷的15～20倍。BeO对辐射具有相当稳定性质，可作为核反应堆中的材料。但BeO的粉末及蒸汽有剧毒，生产中要严格控制。
AlN陶瓷导热系数很高（单晶实测为250W／mK），散热能力强，可作为半导体芯片的基板材料。AlN陶瓷的金属化性能较好，可替代有毒的BeO瓷在电子工业中广泛应用，用作微波输能窗等等。
属于NaCl型结构的AB化合物很多，包括碱金属卤化物和碱土金属的氧化物。表1一13列举了部分NaCI型晶体结构的化合物及其点阵常数。
表1—13 NaCl型晶体结构举例
化合物
晶胞常数
(10-lnm)
化合物
晶胞常数
(10-1nm)
化合物
晶胞常数
(10-1nm)
NaCl
5.628
CdO
4.70
LaN
5.275
金红石结构为四方晶系P42／mnm空间群。a0=0.459nm，c0=0.296nm，Z=2。金红石为四方原始格子，Ti4+离子位于四方原始格子的结点位置，体中心的Ti4+离子不属于这个四方原始格子，而自成另一套四方原始格子，因为这两个Ti4+离子周围的环境是不相同的，所以，不能成为一个四方体心格子（见图1—55），O2-离子在晶胞中处于一些特定位置上。晶胞中质点的坐标为Ti4+：000， 。其中u=0.3l。从图1—56中可以看出，Ti4+离子的配位数是6，O2-离子的配位数是3。如果以Ti—O八面体的排列看，金红石结构有Ti—O八面体以共棱的方式排列成链状，晶胞中心的八面体共棱方向和四角的Ti-O八面体共棱方向相差90°。链与链之间是Ti—O八面体共顶相连（图1—56）。此外，还可以把O2-离子看成近似于六方紧密堆积，而Ti4+离子位于二分之一的八面体空隙中。
CsCl结构见图1—51所示，属于立方晶系，简单立方点阵（Cs+、Cl-各一套），空间群为Pm3m。每个晶胞内含两个原子，Cs+： ；Cl-：000。正负离子半径之比为0.93，大于0.732，故负离子多面体为正六面体，配位数为8。CsCl的晶胞常数a=4.110（10-1nm）。
BeO陶瓷熔点高达2500℃以上，其导热系数为α-Al2O3陶瓷的15～20倍。BeO对辐射具有相当稳定性质，可作为核反应堆中的材料。但BeO的粉末及蒸汽有剧毒，生产中要严格控制。
AlN陶瓷导热系数很高（单晶实测为250W／mK），散热能力强，可作为半导体芯片的基板材料。AlN陶瓷的金属化性能较好，可替代有毒的BeO瓷在电子工业中广泛应用，用作微波输能窗等等。
属于NaCl型结构的AB化合物很多，包括碱金属卤化物和碱土金属的氧化物。表1一13列举了部分NaCI型晶体结构的化合物及其点阵常数。
表1—13 NaCl型晶体结构举例
化合物
晶胞常数
(10-lnm)
化合物
晶胞常数
(10-1nm)
化合物
晶胞常数
(10-1nm)
NaCl
5.628
CdO
4.70
LaN
5.275
金红石结构为四方晶系P42／mnm空间群。a0=0.459nm，c0=0.296nm，Z=2。金红石为四方原始格子，Ti4+离子位于四方原始格子的结点位置，体中心的Ti4+离子不属于这个四方原始格子，而自成另一套四方原始格子，因为这两个Ti4+离子周围的环境是不相同的，所以，不能成为一个四方体心格子（见图1—55），O2-离子在晶胞中处于一些特定位置上。晶胞中质点的坐标为Ti4+：000， 。其中u=0.3l。从图1—56中可以看出，Ti4+离子的配位数是6，O2-离子的配位数是3。如果以Ti—O八面体的排列看，金红石结构有Ti—O八面体以共棱的方式排列成链状，晶胞中心的八面体共棱方向和四角的Ti-O八面体共棱方向相差90°。链与链之间是Ti—O八面体共顶相连（图1—56）。此外，还可以把O2-离子看成近似于六方紧密堆积，而Ti4+离子位于二分之一的八面体空隙中。
无机非金属材料的组成、结构共114页文档
亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿