常见的晶体结构与离子晶体结构
离子化合物晶体结构
•正尖晶石材料：A为Mg2＋, Mn2＋, Fe2＋, Co 2＋, Cd2＋, Zn2＋, Ni2＋等，
B为Al3＋, Cr3＋, Fe3＋, Co3＋等
•反尖晶石材料：如铁氧体Fe3O4
化物晶体结构的一般规律
自学 要求：根据给定的晶体结构分析其结构特征 特点：负离子形成密堆结构，正离子占据其 间隙位置
ZrO2 氧化锆 Zirconia
• 常温下单斜相，1100℃以上 是四方相 • 近似的萤石型结构 • 高温陶瓷材料、固体电解质（燃料电池中使用）、 发热体等
(2) 金红石型结构 （TiO2） Rutile
• 简单正方（四方）点阵 • 两个Ti4＋：(0,0,0)、(½, ½, ½) 四个O2－：(u,u,0)、(1-u, 1-u, 0)、(½+u, ½-u, ½)、(½-u, ½+u, ½) u=0.31
典型的离子化合物的晶体结构
描述离子晶体结构的三种方法： 描述离子晶体结构的三种方法：
•坐标法：给出单位晶胞中各个原子的空间坐标 坐标法： 坐标法 如在NaCl晶体中，4个Cl－：[(0,0,0)、<1/2,1/2,0>] 4个Na＋：[<0,0,1/2>、(1/2,1/2,1/2)] •球体密堆法：阴离子紧密堆积，阳离子处于阴离子配 球体密堆法： 球体密堆法 位多面体的间隙之中 如NaCl晶体：Cl－按FCC密堆，Na＋处于全部的八面 体间隙 •配位多面体及其连接法：对于比较复杂的晶体，用这 配位多面体及其连接法： 配位多面体及其连接法 种方法有利于认识和理解晶体结构。 例如：在硅酸盐晶体结构中，经常采用这种方法， 但对结构简单的晶体，这种方法反而不一定方便。
离子晶体
①Cs＋的配位数是8 ,构成 立方（正六面）体。Cl－的 配位数也是8。 ②每个Cs＋ 周围最近且等距离的Cs＋有6个(上, 下,左,右,前,后) 构成 正八面 体。
CaF2型晶体结构模型 ①Ca2＋的配位数是8：
Ca2＋ 周围8个F－成立方体；
F－的配位数是4：
①熔点1070 ℃，易溶于水，水溶液能导电 ②熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液导电 ③熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃，能溶于CS2 ④熔点97.81 ℃,质软，导电，密度0.97 g·cm－3 ⑤熔点－218 ℃，难溶于水 ⑥熔点3900 ℃，硬度很大，不导电 ⑦难溶于水，固态时导电，升温时导电能力减弱 ⑧难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电
Na+ClC- l-
NaC+ l-
Cl- NaN+a+NaCC+ll--
ClNa+ Cl-
Cl-
Na+
每个NaCl晶胞,平均占有 Na+ Na+：12×1/4+1=4
Cl-：8×1/8+6×1/2=4
离子化合物的化学式为离子最简个数比
3、常见离子晶体的总结
①Na＋的配位数(等距离的Cl-)是6(上,下,左,右,前, 后)，构成 正八面 体；同样，Cl－的配位数也是6。 ②每个Na＋周围与它最近且等距离的Na＋有12个 （三个平面各4个）。
性 熔、沸点
较高
较低
很高
质 导电性 溶解性
熔融或水溶 液中能导电
一般易溶 于水
不导电，部分 溶于水导电
部分溶 于水
不导电，个 别为半导体
不溶于任 何溶剂
晶体结构(共78张PPT)
山东大学材料科学基础
共价键结合，有方 向性和饱和性，键 能约80kJ/mol
Si,InSb, PbTe
金属键结合， 无方向性，配 位数高，键能 约80kJ/mol
Fe,Cu,W
范得华力结合 ，键能低， 约 8-40 kJ /mol
Ar,H2,CO2
熔点高
强度和硬度由中到 高，质地脆
闪锌矿〔立方ZnS〕结构 S
Zn
属于闪锌矿结构的晶体有β-SiC，GaAs，AlP，InSb
山东大学材料科学基础
•
•
•
•
萤石〔CaF2〕型结构
立方晶系Fm3m空间群，
a0=0.545nm， Z=4。 AB2型化合物， rc/ra>0.732〔0.975〕 配位数：8：4
Ca2+作立方紧密堆积，
F-填入全部四面体 空隙中。 注意：所有八面 体空隙都未被占据。
山东大学材料科学基础
钙钛矿〔CaTiO3〕结构
Ti
ABO3型
立方晶系：以
•
一个Ca2+和3个
O2-作面心立方
Ca
密堆积，
Ti4+占1/4八面体C空aT隙iO3。晶胞 配位多面体连接与Ca2+配位数
Ti4+配位数6，rc/ra=0.436(0.414-0.732)
Ca2+配位数12，rc/ra=0.96
O2-配位数6；
取决温度、组成、掺杂等条件，钙钛矿结构呈现立方、
四方、正交等结构形式。
山东大学材料科学基础
许多化学式为ABO3型的化合物，其中A与B两种阳 离子的半径相差颇大时常取钙钛矿型结构。在钙钛矿 结构中实际上并不存在一个密堆积的亚格子，该结构 可以看成是面心立方密堆积的衍生结构。较小的B离 子占据面心立方点阵的八面体格位，其最近邻仅是氧 离子。
晶体结构的类型分类
晶体结构的类型分类晶体是由原子、离子或分子按照一定的规则排列而成的固体物质。
晶体结构的类型分类是根据晶体中原子、离子或分子的排列方式和空间群的不同来进行的。
不同的晶体结构类型具有不同的物理和化学性质，对于研究晶体的性质和应用具有重要的意义。
本文将介绍几种常见的晶体结构类型分类。
1. 离子晶体结构离子晶体结构是由正负离子按照一定的比例和排列方式组成的晶体。
离子晶体结构可以分为两种类型：离子-离子晶体和离子-极化离子晶体。
离子-离子晶体是由正负离子按照一定的比例排列而成的，如氯化钠晶体。
离子-极化离子晶体是由正负离子和极化离子按照一定的比例排列而成的，如氯化钾晶体。
2. 原子晶体结构原子晶体结构是由原子按照一定的规则排列而成的晶体。
原子晶体结构可以分为两种类型：金属晶体和共价晶体。
金属晶体是由金属原子按照一定的规则排列而成的，如铁晶体。
共价晶体是由非金属原子按照一定的规则排列而成的，如硅晶体。
3. 分子晶体结构分子晶体结构是由分子按照一定的规则排列而成的晶体。
分子晶体结构可以分为两种类型：分子-分子晶体和分子-离子晶体。
分子-分子晶体是由分子按照一定的比例排列而成的，如葡萄糖晶体。
分子-离子晶体是由分子和离子按照一定的比例排列而成的，如氯化铵晶体。
4. 复合晶体结构复合晶体结构是由不同类型的原子、离子或分子按照一定的规则排列而成的晶体。
复合晶体结构可以分为两种类型：复合离子晶体和复合分子晶体。
复合离子晶体是由不同类型的离子按照一定的比例排列而成的，如硫酸铜铵晶体。
复合分子晶体是由不同类型的分子按照一定的比例排列而成的，如葡萄糖-脱氧核糖晶体。
总结：晶体结构的类型分类包括离子晶体结构、原子晶体结构、分子晶体结构和复合晶体结构。
不同类型的晶体结构具有不同的物理和化学性质，对于研究晶体的性质和应用具有重要的意义。
通过对晶体结构的分类和研究，可以深入了解晶体的组成和性质，为晶体材料的设计和应用提供理论基础。
晶体结构与晶体的物理性质
晶体结构与晶体的物理性质晶体是一种具有高度有序排列的固体，由于其独特的结构和组成，赋予了晶体许多特殊的物理性质。
本文将探讨晶体结构与晶体的物理性质之间的关系，介绍晶体结构的分类及其对晶体性质的影响。
一、晶体结构的分类晶体的结构可以按照其原子、离子或分子的排列方式进行分类。
常见的晶体结构包括离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体。
离子晶体是由正负离子按照一定的比例排列形成的，典型的例子是氯化钠晶体(NaCl)。
这种晶体结构具有高度的电荷平衡，通常具有良好的电导性和熔点较高的特点。
共价晶体是由共价键连接的原子网格组成，例如钻石。
这种晶体结构非常坚固，通常具有高硬度和高熔点的性质。
金属晶体是由金属元素的原子形成的，具有典型的金属键。
这种晶体结构常常是由“海洋模型”描述的，即正电荷的金属离子在电子“海洋”中自由移动，因此具有优良的导电性和热导性。
分子晶体是由分子间弱力作用力连接而成的，典型的例子是冰。
这种晶体结构通常具有较低的熔点和较低的硬度，分子之间的相互作用力较弱。
二、晶体结构与物理性质的关系晶体的物理性质直接取决于其结构特点，下面将重点介绍晶体结构对热学、光学和电学性质的影响。
热学性质：晶体的热导性和热膨胀系数与其结构有密切关系。
一般来说，具有金属晶体结构的物质通常具有较高的热导性和较低的热膨胀系数。
这是因为金属晶体中金属离子之间的电子能够在晶体内自由传递热能，而共价或离子晶体结构中的典型原子并不具备这种自由传导的能力。
光学性质：晶体的透明度和折射率与其晶格排列方式密切相关。
分子晶体通常具有较低的折射率，因为分子之间的间隙较大，光线能够较容易地通过。
而离子晶体由于正负离子的高度有序排列，通常具有较高的折射率。
电学性质：晶体中的离子、原子和分子的排列方式对电学性质具有重要影响。
离子晶体由于正负离子排列有序，具有良好的电导性。
而共价晶体由于电子的共用和共价键的形成，通常具有较高的电阻率。
此外，晶体的结构还会影响其磁学性质、机械性质等方面。
常见晶胞结构最强整理
常见晶胞结构最强整理常见晶体结构及其详解晶体晶体结构晶体详解原⼦晶体⾦刚⽯(1)每个碳采取杂化⽅式与4个碳以共价键结合，形成结构，键⾓均为 (2)最⼩碳环由个C 组成且六原⼦不在同⼀平⾯内，平均每个碳原⼦被个六元环共⽤，每根C -C 键被个六元环共⽤。
(3)每个C 参与4条C －C 键的形成， C 原⼦个数与C －C 键数之⽐为 ,1mol ⾦刚⽯中，碳碳键为 molSiO 2(1)每⼀个硅原⼦紧邻个氧原⼦，每⼀个氧原⼦紧邻个硅原⼦，形成了由Si-O 键（极性或⾮极性）键构成的元环的最⼩环状结构。
⼀个环上有个硅原⼦，个氧原⼦(2)1mol SiO 2中，硅氧键为 molSiC每个C 原⼦最近的Si 原⼦有个，每个C 原⼦最近的C 原⼦有个分⼦晶体⼲冰(1)⼀个⼆氧化碳晶胞中含有个⼆氧化碳分⼦(2)8个CO 2分⼦构成⽴⽅体且在6个⾯⼼⼜各占据1个CO 2分⼦ (3)每个CO 2分⼦周围等距且紧邻的CO 2分⼦有个冰⼀个⽔分⼦形成个氢键，平均1mol 冰中含有 mol 氢键C 60(1)⾜球烯的分⼦是由60个碳原⼦构成的，空间构型有12个正五边形，20个正六边形(2)⼀个C 60分⼦中含有根单键，根双键 (3)C 60晶胞中与⼀个C 60最近的C 60分⼦有个（与⼲冰的晶胞相似）离⼦晶体NaCl (型)(1)每个Na ＋周围等距且紧邻的Cl －有个，每个Cl －周围等距且紧邻的Na ＋有个。
每个Na ＋周围等距且紧邻的Na ＋有个，同理Cl -也然。
(2)每个晶胞中含个Na ＋和4个Cl －。
CsCl (型)(1)每个Cs ＋周围等距且紧邻的Cl －有个，每个Cl －周围等距且紧邻的Cs ＋有个。
(2)左图为个晶胞；右图为⼀个晶胞，每个晶胞中含个Cs ＋，个Cl －。
CaF 21、1个晶胞中含有个Ca 2+，个F -，Ca 2+的配位数为个，F -配位数为个2、Ca 2+周围等距离最近的Ca 2+ 个，F —周围等距离最近的F — 个⾦属晶体简单⽴⽅堆积典型代表空间利⽤率配位数为体⼼⽴⽅堆积典型代表空间利⽤率配位数为⾯⼼⽴⽅堆积典型代表空间利⽤率配位数为六⽅最密堆积典型代表空间利⽤率配位数为混合晶体⽯墨1、碳原⼦的杂化⽅式为，键⾓为2、⽯墨晶体的⽚层结构中，每个六元碳环含有个碳原⼦数，每个六元碳环所含有的共价健数是个3、⽯墨同层C 原⼦间以连接，熔化需要破坏碳碳之间作⽤⼒，故熔沸点较⾼；层与层之间的作⽤⼒为，作⽤⼒⽐较弱，故⽯墨的硬度较低。
常见九种典型的晶体结构
反萤石型结构
球键图
阳离子四面体配位 阴离子立方体配位
反萤石型结构可看作：阴离子做立方最紧密堆积，阳离 子充填在全部的四面体空隙中。
结构类型 物质名称 萤石(CaF2)
萤石型结 氯化锶(SrCl2)
构
氯化钡(BaCl2)
氟化铅(PbF2)
氧化钾(K2O)
反萤石型 结构
氧化钠(Na2O)
氧化锂(Li2O)
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。
由于S2-和Zn2+都呈配位四面体，所以闪锌矿只用一种配位 多面体结构形式表达(S和Zn互换是一样的)。
（Fe3＋(Fe2＋Fe3＋)2O4）。
当结构中四、八面体孔隙被A2＋和B3＋无序占据时， 叫混合尖晶石结构，代表晶相是镁铁矿（Fe, Mg)3O4。
具有尖晶石型结构的部分物质
Fe3O4 VMn2O4 NiAl2O4 NiGa2O4 Co3S4 TiZn2O4 γ-Fe2O3 LiTi2O4 CoAl2O4 MgGa2O4 NiCo2S4 VZn2O4 MnFe2O4 MnTi2O4 ZnAl2O4 MnGa2O4 Fe2SiO4 SnMg2O4 MgFe2O4 ZnCr2O4 Co3O4 ZnIn2S4 Ni2SiO4 TiMg2O4 Ti Fe2O4 CoCr2O4 GeCo2O4 MgIn2O4 Co2SiO4 WNa2O4 LiMn2O4 CuMn2O4 VCo2O4 CuV2S4 Mg2SiO4 CdIn2O4
几种常见晶体结构分析
几种常见晶体结构分析河北省宣化县第一中学 栾春武 邮编 075131栾春武：中学高级教师，张家口市中级职称评委会委员。
河北省化学学会会员。
市骨干教师、市优秀班主任、模范教师、优秀共产党员、劳动模范、县十佳班主任。
联系电话： E-mail ：一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。
阴阳离子在晶体中按一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。
离子的配位数分析如下：离子数目的计算：在每一个结构单元（晶胞）中，处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同，一般的规律是：顶点上的微粒属于该单元中所占的份额为18，棱上的微粒属于该单元中所占的份额为14，面上的微粒属于该单元中所占的份额为12，中心位置上（嚷里边）的微粒才完全属于该单元，即所占的份额为1。
1.氯化钠晶体中每个Na +周围有6个Cl －，每个Cl －周围有6个Na +，与一个Na +距离最近且相等的Cl －围成的空间构型为正八面体。
每个Na +周围与其最近且距离相等的Na +有12个。
见图1。
| 晶胞中平均Cl －个数：8×18 + 6×12 ＝ 4；晶胞中平均Na +个数：1 + 12×14 ＝ 4因此NaCl 的一个晶胞中含有4个NaCl （4个Na +和4个Cl －）。
2.氯化铯晶体中每个Cs +周围有8个Cl －，每个Cl －周围有8个Cs +，与一个Cs +距离最近且相等的Cs +有6个。
晶胞中平均Cs +个数：1；晶胞中平均Cl －个数：8×18 ＝ 1。
因此CsCl 的一个晶胞中含有1个CsCl （1个Cs +和1个Cl －）。
二、金刚石、二氧化硅——原子晶体1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。
每个C 原子以共价键与4个C 原子紧邻，因而整个晶体中无单个分子存在。
由共价键构成的最小环结构中有6个碳原子，不在同一个平面上，每个C 原子被12个六元环共用，每C —C 键共6个环，因此六元环中的平均C 原子数为6×112 ＝ 12 ，平均C —C 键数为6×16 ＝ 1。
离子晶体结构
(2) 说明理由 晶体结构的稳定性与配位多面体共顶、共棱和 共面有关，涉及到两个正离子之间距离长短与 稳定性的关系：
两个正离子之间距离长，斥力小，结构稳定。 两个正离子之间距离短，斥力大，结构不稳定。
以四面体和八面体配位为例子：
设R1、 R2、 R3分别为共顶、共棱、共面时，中心正 离子之间距离；f1、 f2、 f3分别为共顶、共棱、共面时两 个正离子之间斥力：
四面体： R1：R2：R3=1：0.58：0.33 八面体： R1：R2：R3=1：0.71：0.58 则f1<f2<f3，稳定性：共顶>共棱>共面。
Pauling第四规则—— 不同种类正离子配位多面体间连接规则
内容：在含有二种以上阳离子的离子晶体中， 电价较高而配位数较低的阳离子所形成 的配位多面体之间，有尽量互不结合的趋势。
(4) 质点的空间坐标：Cl-：0 0 0， Cs+：½ ½ ½。
(5) 正负离子堆积情况： 以半径大的Cl-作立方紧密堆积， Cs+离子是填入全部的立方体空隙中。
(6) 离子的配位数： r+＝0.169nm，r-＝0.181nm， r+/r-＝0.933， 属0.732 ~ 1.000之间，可确定Cs+配位数为8， 根据化学式Cs+:Cl-＝1:1，故Cl-的配位数也为8。
离子半径比(R+/R-)、阳离子配位数及负离子配位多面体形状
Pauling第二规则—— 电价规则
内容：在一个稳定的晶体结构中，每一个负离子的 电价等于邻近的各正离子静电键强度的总和。
说明：在晶体结构中负离子的电价被正离子电价所 平衡，即在晶体结构中正负离子电价的代数 和为0。静电键强度为S，等于正离子电荷Z+ 除以正离子的配位数n，即S=Z+/n。 以NaCl为例说明。
§2-2 常见的晶体结构
历史上最为著名的两颗尖晶石是“铁木尔红宝石”和“黑 太子红宝石”，“铁木尔红宝石”重361ct(1ct=200mg)，深红 色，可能来源于阿富汗，这颗著名的尖晶石自1612年以来 被誉为东方的“世界贡品”。 被称为“黑太子红宝石” 重约170ct，产于缅甸镶 于英王冠中前方明显的 位置。经专家评这颗著 名的红色尖晶石的价值 约55万美元。还有一些 著名的尖晶石珍藏于不 同的国家。
Pauling第四规则 在一个含有多种阳离子的晶体中，电价高而配位数 小的那些阳离子所形成的配位多面体不倾向于相互直接 连接。 Pauling第五规则 在一个晶体结构中，本质不同组成的结构单元的数 目，趋向最少，也称节约规则。 表明，晶体中一切化 学上相同的离子，应具有相同的排列关系。
二. 典型金属的晶体结构
黑太子红宝石
晶体结构： 立方晶系，a＝0.808nm，Z＝8。 空间格子： O2-是按立方密堆积的形式排列。二价离子A充 填1/8 四面体空隙，三价离子B充填于1/2八面 体空隙（正尖晶石结构）。 多面体： 〔MgO4〕、〔AlO6〕八面体之间是共棱相连， 八面体与四面体之间是共顶相连。
小 结：
B2O3
SiO2 GeO2 闪锌矿 β-ZnS
岩盐NaCl MgO TiO2
萤石CaF2 ZrO2 CsCl
自然金 Au
自然锇 Os
4. Pauling（鲍林）规则 — 离子晶体结构的规律
Pauling第一规则 在正离子周围，形成一个阴离子配位多面体，正离子 处于中心位置，负离子处于多面体的顶角；正、负离子的 间距取决于它们的半径之和，而离子的配位数则取决于它 们的半径之比，与离子的价数无关，也称多面体规则。 Pauling第二规则 在稳定的离子晶体结构中，一个阴离子的电价等于从 所有相邻的阳离子分配给该阴离子的静电键强度的总和， 即阴离子电价被阳离子电价所平衡。静电价规则。 静电键强度 = 阳离子电荷数 / 阳离子配位数
典型的晶体结构范文
典型的晶体结构范文晶体是由原子、分子或离子按照一定的规律排列而组成的固体物质。
晶体结构是指晶体中原子、分子或离子的空间排列方式。
不同的晶体结构决定了晶体的物理性质和化学性质。
下面将介绍几种典型的晶体结构。
1.离子晶体结构：离子晶体是由带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子构成的晶体。
它们之间通过离子键相互结合。
典型的离子晶体如氯化钠（NaCl）。
在氯化钠晶体中，钠离子和氯离子按照八面体配位的方式排列。
每个钠离子被六个氯离子包围，每个氯离子被六个钠离子包围。
2.共价晶体结构：共价晶体是由原子通过共用电子而形成的晶体。
原子之间的共价键保持着晶体的稳定性。
典型的共价晶体如金刚石（C），其中每个碳原子通过共价键与周围四个碳原子相连。
金刚石晶体的结构是由不同的碳原子和碳原子之间的关系构成的。
3.金属晶体结构：金属晶体是由金属原子构成的晶体，金属原子之间通过金属键相互结合。
金属晶体的典型例子是铁（Fe）和铜（Cu）。
在金属晶体中，金属原子形成密堆积结构，具有非常高的导电性和热导性。
4.分子晶体结构：分子晶体是由分子构成的晶体，分子之间通过范德华力相互结合。
分子晶体的典型例子是冰（H2O）。
在冰晶体中，水分子通过氢键连接在一起，形成六角形密堆积结构。
5.网络共价晶体结构：网络共价晶体是由原子通过共价键形成复杂的网状结构的晶体。
典型的例子是二硫化碳（CS2）。
在二硫化碳晶体中，碳原子通过共价键和硫原子形成复杂的网状结构。
以上是一些典型的晶体结构，每种晶体结构都有其独特的特点和性质。
了解晶体的结构对于研究晶体的物理性质和化学性质具有重要意义。
离子键与共价键,离子晶体和共价晶体
特点：原子以共价键直接构成的此类物质 （单质类和化合物类）都具有很高的熔沸点 和很大的硬度。
五、形形式式的晶体
1、离子晶体：阴阳离子由离子键结合形成的 晶体。 2、原子晶体：由原子直接通过共价键结合而 成的具有空间网状结构。 3、分子晶体：分子之间通过范德华力结合而 成的晶体。
小结：
离子键 共价键
四、原子以共价键直接构成物质
1、单质类：金刚石（C）和晶体硅（Si） 金刚石：每个C原子均以4根共价键与相邻的 4个C原子连接，形成庞大立体结构， 无小分子单元。 晶体硅：每个Si原子均以4根共价键与相邻的 4个Si原子连接，形成庞大立体结构， 无小分子单元。 结构同上（把C原子全部换成Si原子）
2、化合物类：二氧化硅（SiO2） SiO2 ：在晶体硅结构的基础上，每个Si-Si键之 间嵌入一个氧原子。那么它的结构为每个Si 原子连接4个氧原子，每个氧原子连接2个Si 原子，形成庞大立体结构，无小分子单元。 SiO2只能代表化学式，不代表分子式，下 标 代表Si原子与氧原子的数目比为1:2。
导电条件
“有”到“动”；（NaCl ） 加热熔化 或水溶液中
“无”到“有”；（HCl ） 只有在水溶液中
组成元素
成键微粒
活泼金属与活泼非金属()
阴阳离子
非金属相互间（ ）
原子与原子
成键实质
形成单质
ห้องสมุดไป่ตู้
强烈的静电作用
无单质
共用电子对
有单质
形成化合物
形成晶体
熔沸点(破坏)
离子化合物（凡有）
离子晶体（无分子单元） 较高（强的离子键）
共价化合物（只有）
原子晶体（ SiO2 ） 分子晶体（冰和干冰） 很高（强的共价键） 较低（很弱的范德华力）
常见的晶体结构-PPT
6
×
×
晶体结构中得空隙位(3): hcp
Tetrahedral sites
×
×
7c 8
1c
××
8
2 6 2 1 2 3 12 3
5c 8
3c 8
棱与中心线得1/4与3/4处
3、点阵常数与原子半径
R 2R
R RR
a0
a0 2R
a0
a0
2 2R 3
R 2R
图2-48 NaCL晶胞
图2-49 CsCL晶胞
Zn
0 75
(0, 0, 0), (1 , 1 , 0), (1 , 0, 1), (0, 1 , 1) 22 2 2 22
50 25
0
(1 , 1 , 1), ( 3 , 3 , 1), (1 , 3 , 3), ( 3 , 1 , 3) 444 444 444 444
(2
R
fcc
)
Center of tetrahedron, o,
oD = (3/4)DE
A D
B
rin
oD
R fcc
3 4
DE
R fcc
2Rfcc
rin
3 2
2 3
R
fcc
R fcc
(
3 2
1)R
fcc
o
C
A
E
B
rin 3 1 0.225
R fcc
2
晶体结构中得空隙位(2): bcc
Octahedral sites: Face and edge center sites
6 1 12 1 6
2
4
晶体结构1
讨论2：（13· 全国）前四周期原子序数依次增大的元素A，B，C， D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A－和B+的 电子相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未 成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。 （1）D2+的价层电子排布图为_______。 （2）四种元素中第一电离能最小的是____， 电负性最大的是____。 （3）A、B和D组成的一个化合物的晶胞如图。 ①该化合物的化学式为_________；D的配位数 为_______； ②列式计算该晶体的密度_______g· cm-3。 （4）A－、B+和C3+三种离子组成的化合物B3CA6， 其中化学键的类型有_____；该化合物中存在一个 复杂离子，该离子的化学式为_______，配位体是____。
键角
1mol P4 有
。
共价键
磷
P4
形形色色的分子
3 、 原子晶体实例：金刚石、晶体硅、 SiC 、SiO2 金刚石晶体是一种空间网状结构： 每个C与 个C以共价键结合构成 ，这些 向空间发展， 就构成了空间网状结构。 晶体中所有C—C键长相等、 键角相等(均为 )；
晶体中最小碳环由不在同一平面的
相同的元素有 种。
（2）第ⅢA、ⅤA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是
人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似。31Ga 的原子结构示意图为_________ 。在GaN晶体中，每个Ga原子 与______个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的 空间构型为_______ 。在四大晶体类型中，GaN属于_____晶体。
8 12
68%
三棱柱 的中心
面对角 线3球
74%
几种常见的晶体模型
探索世界上几种常见的晶体模型，了解它们的基本结构以及在自然界和工业 中的应用。
晶体的基本结构
晶体是由原子、离子或分子有序排列而成的固体，拥有规则的几何形状和结构。它们具有高度的对称性和透明 度。
点阵模型
点阵模型是描述晶体结构的一种方式，通过将原子或离子视为均匀分布的点 来表示晶体的结构。它用于解释周期性结构和晶体缺陷。
NaCl型晶体
NaCl型晶体是一种典型的离子晶体结构，由正负离子按照体心立方排列而成。它具有高熔点、脆性和良好的 电导性。
锌伯氏体晶体
锌伯氏体晶体是由锌原子构成的金属晶体，具有紧密堆积的结构方晶体
面心立方晶体是一种常见的金属晶体结构，原子位于正八面体的每个面心上。 它具有高熔点和良好的可塑性。
立方氧化物型晶体
立方氧化物型晶体是一类由氧化物组成的晶体，通常具有高硬度、抗磨损和 高熔点。它们在电子、陶瓷和光学领域得到广泛应用。
金红石型晶体
金红石型晶体是一种复杂的氧化物晶体，具有六方最密堆积结构。它们在宝石和电子器件中常被用作材料。
花岗岩型晶体
花岗岩型晶体是一种以石英、长石和云母等矿物组成的岩石。它们在建筑和装饰领域得到广泛应用，具有多样 的颜色和纹理。
晶体结构基础知识
结论 r 为 0.414 —— 0.732，6 配位 NaCl 式晶体结构。 r
当 r + 继续增加，达到并超过 r 围可容纳更多阴离子时，为 8 配位。r
0.732 时，即阳离子周
若 r + 变小，当
r r
0.414
，
则出现 a ) 种情况，如右图。阴离
子相切，阴离子阳离子相离的不稳
+
Cl Cs
CsCl晶体的结构：
立方ZnS晶体结构
立方ZnS型离子晶体:
结构基元及每个晶胞中结构基元的数目: ZnS; 4个; Zn和S离子的配位数都是4；
六方ZnS型离子晶体:
CaF2型离子晶体:
结构基元及每个晶胞中结构基元的数目: CaF2; 4个; Ca和F离子的配位数分别是8和4
例题分析：
• 如图所示的晶体结构是一种具有优良的压电 铁 电 光电等功能的晶体材料的最小结构单元晶胞 晶体内与每个Tｉ紧邻的氧原子数和这种晶体 材料的化学式分别是各元素所带的电荷均已略 去
O原子 Ti原子 Ba原子
例题解析：
O原子 Ti原子 Ba原子
Ba：1x1 Ti：8x1/8 O：12x1/4
属
属于4个小立方体
于
8
个
小
立
方
体
有1/8属于 该立方体
有1/4属于 该立方体
有1/2属于 该立方体
完全属于该 立方体
小结：
运用晶胞可以将复杂的问题简单化;求晶体中微粒个 数比步骤如下： 1找到晶体的最小重复单元——晶胞： 2 分析晶胞中各微粒的位置： 位于晶胞顶点的微粒;实际提供给晶胞的只有1/8； 位于晶胞棱边的微粒;实际提供给晶胞的只有1/4； 位于晶胞面心的微粒;实际提供给晶胞的只有1/2； 位于晶胞中心的微粒;实际提供给晶体的是1 3数清晶胞中各微粒的个数： 晶体中的微粒个数比=微粒提供给每个晶胞的数值× 晶胞中微粒个数之比
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020年4月26日星期日
1.3.1常见的晶体结构
•A1或FCC
A2或BCC
A3或HCP
•a
•<110>方向为密排方向
•面心立方点阵参数与原子半径的关系
•a
•a
•<111>方向为密排方向
•面心立方点阵参数与原子半径的关系
•2r
•r=a/2
•2r •<110>方向为密排方向
•C
•A
•C
•B
•C
•B
•C •C
•B
•B
•C
•B
•A
•B
•(b) 面心立方晶胞
•3、六方最密堆积（A3)型
• 在密置双层ＡＢ
的基础上将第3层球堆 •Ａ
上去，第３层与Ｂ层接 •Ｂ
触，其球心的投影与Ａ 球的球心重合，称第３
•Ａ ••ＡＢ
层为Ａ层。同理第四层 •Ｂ
为Ｂ层，依此类推。Ａ
３型堆积记为ＡＢＡＢ
•图
…型堆积。
4(a)
晶格间隙
• 面心立方结构
面心立方晶体结构的晶格间隙
体心立方晶体结构的晶格间隙
密排六方晶体结构的晶格间隙
多晶型性
• 定义：合金元素具有两种 或两种类型以上的晶体结 构的特性即为元素的多晶 型性，也称同素异构性。
• 当外界条件改变时，元素 的晶体结构可以发生转变 ，称为同素异构转变或多 晶型转变。
• 转变的产物称为同素异构 体。
• 很多元素在高温下具有体 心立方结构，而在低温下 往往具有密排结构（面心 立方或密排六方）。
1.3.2离子晶体结构
• AB型化合物的晶体结构 • AB2型化合物的晶体结构 • A2B3型化合物的晶体结构
•A CsCl型结构
•CsCl的晶体结构示意图
•B-NaCl型结构
• SiO2虽有多种同素异构体 ，但其他的结构都可看成 是由-方石英的结构变形 而得。
A2B3型化合物的晶体结构
• 以-Al2O3为代表的刚玉型结 构是A2B3型化合物的典型晶体 结构。
• 属菱方晶系，O2-近似作密排 六方堆积，Al3+位于八面体间 隙中，但只占据这种间隙的 2/3， Al3+的配位数为6，O2的配位数为4，每个晶胞含有4 个Al3+和6个O2-。
• 属于刚玉型结构的化合物还有 Cr2O3、-Fe2O3、-Ga2O3等 。
共价晶体结构
• 金刚石是碳的一种结晶形 式，每个碳原子均有4个 等距离的最近邻原子，全 部按共价键结合。晶体结 构属于复杂的面心立方结 构，碳原子除按通常的面 心立方结构排列外，相当 于交叉排列的4个四面体 间隙中心位置，故每个晶 胞内共含有8碳个原子。 具有金刚石型结构的共价 晶体还有-Sn、Si、Ge 。
• 其属菱方晶系， 配位数为3，即 每个原子有3个 最近邻的原子， 以共价键方式相 结合并形成层状 结构，层间具有 金属键性质。
• 其属六方晶系，配位数 为2，每个原子有2个近 邻原子，以共价键方式
相结合，原子组成呈螺 旋分布的链状结构。
•---Cl- •--- Na+
C-立方ZnS型结构
• 该结构又称闪锌矿型立方 (ZnS)，属立方晶系面心立方 点阵
• S2-构成面心立方点阵，而 Zn2+则交叉分布在其中的四个 四面体间隙中，正负离子的 配位数均为4，每个晶胞含有 4个Zn2+和4个S2-
• Be、Cd的硫化物、硒化物、 碲化物及CuCl也属此类型结 构。
•图3（a）
•4、面心立方最密堆积（A1)型
• a 、 在密置双层 AB的基础上，第三 层球的球心投影到 AB层的正八面体空 隙的中心上且与B层 紧邻，称第三层为C 层。以后第四、五、 六层的投影位置分别 与第一、二、三层重 合。ABCABC…型堆 积
• b、 把每个 球当成一个结构 基元，A1型堆积 可抽出一个立方 面心晶胞。
D-六方ZnS型结构
• 六方ZnS型又叫纤锌矿型 ，属六方晶系密排六方结 构
• S2-构成密排六方点阵，而 Zn2+则占交叉占据其中一 半的四面体间隙，正负离 子的配位数均为4，每个 晶胞含有6个Zn2+和6个 S2-
• 属于这种结构类型的还有 SiC、ZnO、ZnSe、AgI 、BeO等。
(二) AB2型化合物的晶体结构
• 在体心立方结构中最密晶面不是密排面 • 密排面上每个原子和最近邻的原子之间都
是相切的
•③ 三维密排：不在同一平 面上的相邻四球相切（堆垛 ） • 将两个密置层（分别 称为A层和B层）叠加起来 作最密堆积称为密排双层 ，这也只有一种叠合方式 。
• 叠合过程为：将第二层球 的球心投影到第一层中由三 个球所围成的三角形空隙的 中心上，及上、下两层密置 层相互接触并平行地互相错 开。如下图：
• CaF2（萤石）型结构 • CaF2属立方晶系面心立方点阵 • Ca2+构成面心立方点阵，F-则
位于其中8个四面体间隙中心位 置，即填充了全部的四面体间 隙， Ca2+的配位数为8，F-的 配位数为4，每个晶胞含有4个 Ca2+和8个F-。 • 属Th于O2C、aFC2e型O结2、构V的O2化、合Zr物O还2等有。
TiO2（金红石）型结构
• 金红石是TiO2的一 种稳定型结构，属 四方晶系体心四方 点阵
-方石英（方晶石）型结构
• 方晶石为SiO2高温时的同 素异构体，属立方晶系
• Si4+占据全部面心立方结 点位置和交叉占据其中一 半的四面体间隙， Si4+的 配位数为4，O2-的配位数 为2，每个晶胞含有8个 Si4+和16个O2-
•面心立方点阵参数与原子半径的关系
配位数
•晶体用配位数和致密度来描述原子排列的紧密程度
•面心立方结构
•<111>晶面
体心立方结构
密排六方结构
•<0001>晶面
•2、金属晶体中的原子堆垛方式
•① 一维密排：•在同一直线上相邻两球相切 • 沿直线方向将等径圆球紧密排列成一列叫做 密排方向
•a
• 若把每个球作为一个 结构基元，可由密置层抽 出一个平面六方点阵，正 当格子为平面六方格子。
•② 密排面（二维密排）：任意不在同一直线上三球相切
• 沿二维空间伸展的等径圆球的最密堆积形式叫密排面，它只有一种 排列方式。（如图2）在密置层中每个球都与周围六个球紧密接触，配位 数为6，三个球形成一个三角形空隙，因此每个球分摊两个三角形空隙。
排面的区别
• 在面心立方和密排六方结构中最密晶面就 是密排面