2.4 固体结构--离子晶体(07级)

文石
方解石
第二章 固体结构
8. 简单结构派生型
黄铜矿CuFeS
黄铁矿FeS2
第二章 固体结构
2.4.3 硅酸盐的晶体结构
硅酸盐的结构组成：硅氧骨干(硅和氧按不同比例 组成的负离子团)、硅氧骨干以外的正离子和负离子。
四面体中硅与氧形 成共价键
四面体中硅与氧原 子位置
第二章 固体结构
硅酸盐晶体的结构特点： (1)构成的基本结构单元是由Si和O组成的 [SiO4]4-四面体。 (2)每个O最多只能为两个[SiO4]4-四面体所 (3)[SiO4]四面体中未饱和的O和金属正离子 结合后，可以独立地在结构中存在，也可以通 过[SiO4]4-共用四面体顶点连接成单链、双链或 成层状、网状等复杂结构,但不能共棱和共面。 同一类硅酸盐中, [SiO4]4-四面体连接方式只有 一种。 (4)[SiO4]4-中Si－O－Si结合键不是一条直 线,呈145º 夹角。



第二章 固体结构
2.4.1 离子晶体的结构规则—鲍林规则 1. 负离子配位多面体规则：符合能量最小 原理 2. 电价规则： 3. 负离子多面体共用顶、棱、面的规则： 4. 不同种类正离子多面体间连接规则： 5. 节约规则：
第二章 固体结构
2.4.2 典型的离子晶体
1. AB型 (1) CsC章 固体结构
共价晶体特点：共价键 配位数（CN）符合8－N法则 典型晶体：金刚石（C的一种结晶形式） 晶体结构：复杂的结构,其原子排列除按结构排列外,立方体内还有4个原子； 一个金刚石晶胞中有8个C原子 具有典型金刚石结构的共价晶体有：α－Sn、Si、Ge、β－ZnS、SiC 其它共价晶体有：As、Sb、Bi 菱形结构 层状 Se、Te 三角晶体结构
第二章 固体结构 (2) TiO2 (金红石)型
第二章 固体结构
其他TiO2 型
板钛矿（TiO2)
锐钛矿（TiO2)
第二章 固体结构
(3)β－SiO2 (方晶石.方石英)型
第二章 固体结构
3. A2B3型
（1）α-Al2O3（刚玉）
（2）其他A2B3型
第二章 固体结构
雌黄（As2S3）
辉锑矿（Sb2S3）
第二章 固体结构
第二章 固体结构
硅酸盐的分类
按[SiO4]4-的不同结合,将硅酸盐分为： 1.孤岛状硅酸盐 [SiO4]4-以孤立状存在。如下 图是单一和成对四面体
第二章 固体结构 2.组群状硅酸盐 由[SiO4]4- 通过共用氧(桥氧)相生 成2、3、4或者说个硅氧组群。
第二章 固体结构
由[SiO4]4- 通过桥氧的连接在 一维方向伸长成单链或双链、链与链间为正离子 链结。
第二章 固体结构
2.4 离子晶体结构
第二章 固体结构
离子晶体有关概念
1.离子晶体(ionic crystal) ：由正、负离子通过离子键按一定方式堆积起来而形成 的。 2.离子半径(ionic radius) ：从原子核中心到其最外层电子的平衡距离。对离子晶 体，通常认为晶体中相邻的正负离子中心之间的距离作为正负离子半径之和，即 R0=R++R－ 。 3.离子堆积：离子晶体通常由负离子堆积成骨架，正离子按其自身大小居于相应 负离子空隙。 4.配位数CN(coordination number) ：与某一离子邻接的异号离子的数目。取决 于正负离子的半径比R+/R—，常见的是4、6、8， 不同配位数时，离子半径间关系 为：0.97 γCN=8≈γCN=6≈1.1γCN=4 5.负离子配位多面体：离子晶体中与某一正离子成配位关系而邻接的各负离子中 心线所构成的多面体。 6.离子晶体的特点：离子键、硬度高、强度大、熔点高、等。典型的离子晶体是 无色透明的。
第二章 固体结构
2.6 高分子晶体结构
第二章 固体结构
聚合物聚集态结构是在分子间力作用下大分子相互 敛聚在一起形成的组织结构。聚集态结构分为晶 态结构和非晶态结构 聚合物聚集态特点： (1)聚合物晶态包含一定量的非晶相 (2)聚集态结构与分子链本身的结构、外界条件有 关。 聚合物的结晶特征：结晶为分子结构、结晶速度慢、 结晶具有不完整性、晶内存在大量缺陷。
第二章 固体结构
3、伸直链模型 认为 结晶大分子链垂直 排列在晶片中 4、串晶的结构模型 认为串晶是伸直链 和折叠链的组合结 构。 5、球晶模型 认为大 量多层片晶以晶核 为中心,以相同的速 率辐射型长大。 6、霍斯曼模型 折 中模型
第二章 固体结构
2.6.3
聚合物晶体的晶胞结构
应用电子显微镜 和 X—ray 衍 射 分 析 来得到。 聚合物晶胞不能 是立方晶系；确定 时一般取大分链方 向为晶胞的C轴。 表2.14列举一些 主分子的晶胞参数 和晶胞类型。
第二章 固体结构
(2) NaCl型
第二章 固体结构
( 3 ) 立 方 ZnS( 闪 锌 矿 ) 型
第二章 固体结构
(4) 六方ZnS(纤锌矿)型(右下图）
雄黄（AsS）
第二章 固体结构 辰砂（HgS）
红砷镍矿（NiAs）
方铅矿（PbS）
第二章 固体结构
2. AB2型 (1) CaF2 (萤石型)
第二章 固体结构
2.6.1
聚合物的晶体型态
2、球晶 4、串晶
聚合物的晶体形态有多种多样,可分为：
1、单晶 3、树枝状晶 5、伸直链晶
第二章 固体结构
2.6.2
聚合物晶态结构模型
1、缨状微束模型：两相模型 认为结晶高分子中晶区和非 晶区互相穿插,同时存在。。 2、叠链模型：认为聚合物晶体中大分子链是以折叠形式 堆砌起来的。
赤铜矿（Cu2O）
第二章 固体结构 4. ABO3型 (1) CaTiO3(钙钛矿、灰钛矿)型 (2) CaCO3(方解石)型、三方晶系
第二章 固体结构 5. AB2O4型 尖晶石(MgAl2O4)和磁铁矿（Fe3O4)
磁铁矿Fe3O4
尖晶石
第二章 固体结构 6. ABO4型
重晶石
石膏
第二章 固体结构 7. ABO3型
3.链状硅酸盐
第二章 固体结构 4.层状硅酸盐 由[SiO4]4- 四面体某个面在平面内以共 用顶点的方式连接成六角对称的二维结构,多为二节单层。 当活性氧与其它负离子一起与金属正离子组成八面体层,就 与四面体构成双层结构。
第二章 固体结构 5.骨架状硅酸盐 由 [ SiO4]4- 四 面 体 连成无限六元环状, 层中未饱合和交替 指向上或向下,把 这样的层叠置起来 使两个为一个公共 氧所代替。右图为 长石的结构。 (参考材料科学基础辅 导与习题)