常见的晶体结构学习教案

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4、纤锌矿型结构 (jiégòu)( -ZnS)
——六方晶系
（1）密堆积(duījī)情 况：
S2- 离子六方紧堆积； Zn2+离子填充四面体空隙； 单位晶胞(jīnɡ bāo)分子数：Z=2
； 晶胞(jīnɡ bāo)中：2个八面体空隙
4个四面体空隙； Zn2+离子填充1/2四面体空隙
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（3）配位(pèi wèi)数与配位(pèi wèi)多面体： 因为 (yīn0.414 r 0.102 nm 0.56 0.732 wèi)： r 0.181nm 所以(suǒyǐ)，Na+的配位数为 CN=6，
Cl-的配位数CN=6 形成[NaCl6]八面体共棱连接
CN 8,立方体配位
CsCl型：CsBr、CsI、TlCl、NH4Cl……
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3、闪锌矿型结构(jiégòu)（ -ZnS）
（1）密堆积(duījī)情况：
S2- 离子(lízǐ)面心立方堆积；
Zn2+离子(lízǐ)填充四面体空隙
；
晶胞分子数：Z=4；
晶胞中：4个八面体空隙
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（2）质点(zhìdiǎn)坐标 ：
Cl : 000
Cl : 1 1 1
Cs : 1 1 1
或
222 Cs : 000
222
（3）配位(pèi wèi)数与配位(pèi wèi)多面体：
r 0.174 nm 0.96 0.732 r 0.181nm
（1）密堆积(duījī)情 况： 原子以ABAB……的方式堆积(duījī)
， 六方紧密堆积(duījī)，
（0001）面为密排面。
（2）原子分布：
12个原子分布在六方晶胞的 顶点、2个原子处于上下底心、3个 原子在六方晶胞体内。
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（3）单位(dānwèi)晶胞原子数：
AX型、 AX2型、 A2X3型、 ABO3型、 AB2O4型
➢常见(chánɡ jiàn)的无机化 合物N：aCl型、CsCl型、 -ZnS型、 -ZnS型、CaF2
型、TiO2型、刚玉(gāngyù)（Al2O3）型、CaTiO3型、 尖晶石（MgAl2O4）型
➢ 晶体结构分析： 离子半径、电中性、阴离子多面体之间的连接
r＋/r－＝0.44， CNTi＝6 CNO＝3
[TiO6]
TiO2型：GeO2、SnO2、PbO、MnO2……
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7、钙钛矿（CaTiO3）型结构 (jiégòu)
（1）密堆积(duījī)情况：
Ca2＋和O2－ 作面心立方堆积； Ti4+离子填充(tiánchōng)1/4八面体
（2）质点(zhìdiǎn)坐 标：
Ti 4 : 000 , 1 1 1 222
O2 : uuo, 1 u1 u0, 1 u 1 u 1 , 1 u 1 u 1
2 2 2 2 2 2
u＝0.31
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（3）配位(pèi wèi)数与配位(pèi wèi)多面体：
六方晶胞(jīnɡ bāo)原子数： Z=6； 单位晶胞原子数：Z=2；
晶胞(jīnɡ bāo)含有： 6（2）个八面体空隙； 12（4）个四面体空隙；
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（4）原子的空间 (kōngjiān)坐标：
000, 1 2 1 332
（5）原子半径(bànjìng)与点阵常数：
8个四面体空隙；
Zn2+离子(lízǐ)填充1/2四面体空
隙
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——立方晶系
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（2）质点(zhìdiǎn)坐标：
S 2 : 000,0 1 1 , 1 0 1 , 1 1 0 22 2 2 22
Zn2 : 1 1 3 , 1 3 1 , 3 1 1 , 3 3 3 444 444 444 444
密排六方结构(jiégòu)（a=b=c）：
a 2r c 1.633 a
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（6）配位(pèi wèi) 数：
CN=12
（7）致密度（堆垛密度）：
致密度(mìdù)：K=0.74
➢ A3型结构(jiégòu)：铍、镁、镉、 钛和 锆等
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2a2 a2 2r 2r2
a4 3r 3
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（6）配位(pèi wèi) 数：
CN=8
（7）致密度（堆垛密度）：
致密度(mìdù)：K=0.68
➢ A2型结构(jiégòu)： -Fe、铬、钨、钼、钒、铌、 钛
和 锆等
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3、密排六方结构(jiégòu)（A3型）
F :1 1 1,3 3 1,3 1 3,1 3 3,3 3 3,1 1 3,1 3 1,3 1 1 444 444 444 444 444 444 444 444
晶胞(jīnɡ
常数：
bāo)a0
2
2r r sin 10928 2
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（3）配位(pèi wèi)数与配位 (pèi wèi)多面体：
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（3）单位晶胞(jīnɡ bāo)原子 数目：
单位(dānwèi)晶胞原子数：n=4 ； 晶胞含有(hán yǒu)：4个八面体空
隙 8个四面体空隙；
（4）原子的空间坐标：
000, 1 1 0, 1 0 1 ,0 1 1 22 2 2 22
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NaCl型：MgO、CaO、SrO、BaO、MnO、FeO、CoO、 NiO等
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2、CsCl型结构 (jiégòu)
（1）密堆积(duījī)情况：
——立方晶系
Cl- 简单立方堆积； Cs+离子填充(tiánchōng)立方体空隙
； 晶胞分子数：Z=1；
晶胞常数： a0 2r r 3
Ca2＋ 离子(lízǐ)面心立方堆积； F－离子(lízǐ)填充八面体空隙； 晶胞分子数：Z=4； 晶胞中：4个八面体空隙
8个四面体空隙； F－离子(lízǐ)填充全部四面体空隙
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（2）质点(zhìdiǎn)坐标 ：
Ca2 : 000, 1 1 0, 1 0 1 ,0 1 1 22 2 2 22
CN=12
（7）致密度(mìdù)（堆垛密度 (mìdù)）：
K=0.74
（8）密度(mìdù)：
密度
＝
原子数 晶胞原子量 晶胞体积 阿佛加德罗常数
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例：已知铜是面心立方结构的金属(jīnshǔ)，其原 子半径为0.1278nm，相对原子质量为63.54g/mol 。求铜的原子密度。
石墨结构中：层内碳原子以共价 键相连(xiānɡ lián)，CN＝3，三角 形配位；层间碳原子则以分子键相 连(xiānɡ lián)。
➢ 石墨型结构：人工合成的六方氮化硼BN……
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➢ 常见无机化合物晶 体结构 ——离子晶体
➢根据(gēnjù)数量关系（化学式）：
➢ A1型结构(jiégòu)：-Fe、铝、铜、镍、铅、金、银 、铂等
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2、体心立方(lìfāng)结构（A2型）
（1）密堆积(duījī)情况： 原子以ABAB……的方式堆积 (duījī)，
体心立方近似密堆积(duījī)， （110）面为密排面。
（2）原子分布： 原子分布在立方体的8个顶点与体
（5）原子半径与点阵(diǎn zhèn)常数：
晶胞的3个棱边长度（a、b、c）与原子半径r之间的 关系，可由简单的几何(jǐ hé)知识求出。
面心立方(lìfāng)结构（a=b=c）：
a2 a2 2r 2r2
a 2 2r
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（6）配位(pèi wèi) 数：
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（2）质点(zhìdiǎn)坐标 ：
Cl : 000, 1 1 0, 1 0 1 ,0 1 1 22 2 2 22
Na : 00 1 , 1 00,0 1 0, 1 1 1 2 2 2 222
晶胞(jīnɡ bāo)常数：a0=2(r++r－ )
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6、金红石（TiO2）型结构 ——四方晶系 (jiégòu)
ห้องสมุดไป่ตู้（1）密堆积(duījī)情况 ： O2- 离子近似六方紧密堆积； Ti4+离子填充(tiánchōng)1/2八
面体空隙； 晶胞分子数：Z=2； 晶胞中：2个八面体空隙
4个四面体空隙；
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1、NaCl型结构 (jiégòu)
——立方晶系
（1）密堆积(duījī)情况 ： Cl- 离子(lízǐ)面心立方堆积；
Na+离子(lízǐ)填充八面体空隙； 晶胞分子数：Z=4； 晶胞中：4个八面体空隙
8个四面体空隙； Na+离子(lízǐ)填充全部八面体空隙
（5）每个碳原子周围 (zhōuwéi)都有四个碳，碳 原子之间形成共价键，CN ＝4
➢ 金刚石结构：Si、Ge、灰锡α-Sn、
➢
人工合第15成页/共(r44é页n ɡōnɡ hé chénɡ)的
立方氮化硼BN……
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2、石墨(shímò) ——六方晶系 结构
石墨结构(jiégòu)为碳原子成 层状排列，每一层中碳原子成六 方环状排列。
常见(chánɡ jiàn)的晶体结构
会计学
1
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1、面心立方(lìfāng)结构（FCC，A1 型） （1）密堆积(duījī)情况 ：
原子以ABCABC……的方式堆 积(duījī)，
面心立方紧密堆积(duījī) （2）（原1子11分）布面：为密排面。
原子分布在立方体的8个顶点与 6个面心上。
心上。
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（3）单位(dānwèi)晶胞原子数：
单位(dānwèi)晶胞原子数： n=2；
晶胞(jīnɡ bāo)含有：2个八面体空 隙 4个四面体空隙；
（4）原子的空间坐标：
000, 1 1 1 222
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（5）原子半径与点阵(diǎn zhèn)常数： 体心(tǐ xīn)立方结构（a=b=c）：
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（2）质点(zhìdiǎn)坐 标： S 2 : 000, 2 1 1 ;
332 Zn2 : 00u, 2 1 (u 1 )
33 2
其中(qízhōng)，u ＝0.875
（3）配位(pèi wèi)数与配位(pèi wèi)多 面体：
Zn2＋与 S2－的配位数均为：4
➢ 常见共价(ɡònɡ jià)晶体的晶体结构
1、金刚石结构(jiégò—u)—立方(lìfāng)晶系
（1）金刚石是面心立方格子 （2）碳原子位于立方体的8个顶点 ，6个面心及立方体内4个小立方
体的中心。
（3）单位晶胞原子数：n＝8
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（4）晶胞(jīnɡ bāo)内各原子的空间坐标： 000， ½ ½ 0， ½ 0 ½ ， 0 ½ ½ ， ¼ ¼ ¾ ， ¼ ¾ ¼， ¾ ¼ ¼ ， ¾ ¾ ¾
r＋/r－＝0.975， CNCa＝8 CNF＝4
[FCa4]
[CaF8]
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➢ 萤石(yínɡ shí)型（RO2）：
ZrO2、ThO2、CeO2、VO2、BaF2等 ➢ 反萤石(yínɡ shí)型（R2O）：
Li2O、Na2O、K2O…….
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闪锌矿与纤锌矿的结构(jiégòu)区别：
[ZnS4]四面体层的配置情况
纤锌矿型：(BqíenOgk、uàZnng)O不、同AlN、CdS、GaAs等
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5、萤石(yínɡ 结构
shí)（CaF2）型
——立方晶系
（1）密堆积(duījī)情况 ：
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第二十五页，共45页。
（3）配位(pèi wèi)数与配位(pèi wèi) 多面体：
r+/r－＝0.436 > 0.414， 理论(lǐlùn)上， CN＝6， 实际上，CN=4， 四面体配位
闪锌矿型：β-SiC， Be、Cd、Hg等的硫化物、硒 化物和碲化物，CuCl 等
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