7第六章晶体讲义的典型结构类型
晶体的典型结构类型课件
晶体的典型结构类型课件一、教学内容1. 晶体的基本概念与分类2. 立方晶系的典型结构3. 晶体的缺陷与性质二、教学目标1. 了解晶体的基本概念，掌握晶体的分类方法。
2. 掌握立方晶系的典型结构特点及其应用。
3. 理解晶体缺陷的类型及其对晶体性质的影响。
三、教学难点与重点1. 教学难点：晶体缺陷的类型及其对晶体性质的影响。
2. 教学重点：立方晶系的典型结构特点及其应用。
四、教具与学具准备1. 教具：晶体模型、PPT课件、黑板、粉笔。
五、教学过程1. 实践情景引入（10分钟）通过展示晶体模型，引导学生观察晶体的特点，提出问题：“晶体有哪些类型？它们有何特点？”2. 立方晶系的典型结构（20分钟）（1）讲解立方晶系的基本概念，展示立方晶系的典型结构。
（2）分析立方晶系的晶格常数、原子配位数等参数。
（3）举例说明立方晶系在实际应用中的优势。
3. 晶体缺陷（20分钟）（1）介绍晶体缺陷的分类：点缺陷、线缺陷、面缺陷。
（2）讲解各类缺陷对晶体性质的影响。
4. 例题讲解（15分钟）选择一道关于晶体结构的典型例题，引导学生运用所学知识解决问题。
5. 随堂练习（15分钟）设计一些有关晶体结构与缺陷的练习题，检验学生对课堂所学知识的掌握情况。
六、板书设计1. 晶体的基本概念与分类2. 立方晶系的典型结构晶格常数原子配位数3. 晶体缺陷点缺陷线缺陷面缺陷七、作业设计1. 作业题目：（1）简述晶体的基本概念与分类。
（2）分析立方晶系的典型结构特点及其应用。
（3）阐述晶体缺陷对晶体性质的影响。
2. 答案：（1）晶体是由原子、离子或分子按一定规律排列而成的固态物质。
根据晶体结构的不同，可分为立方晶系、四方晶系、六方晶系等。
（2）立方晶系的典型结构特点：晶格常数相等，原子配位数为12。
立方晶系在材料科学、半导体等领域具有广泛应用。
（3）晶体缺陷对晶体性质的影响：点缺陷影响晶体的电导率、线缺陷影响晶体的力学性能、面缺陷影响晶体的光学性能等。
《晶体结构与性质》 讲义
《晶体结构与性质》讲义一、晶体的定义和基本特征在我们生活的世界中，存在着各种各样的物质，而其中一部分物质以一种特殊的、有序的方式排列，形成了晶体。
那什么是晶体呢？晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。
晶体具有一些独特的基本特征。
首先，晶体具有规则的几何外形。
这是因为其内部的粒子排列具有高度的规律性。
比如我们常见的氯化钠晶体（食盐），呈现出立方体的形状。
其次，晶体具有固定的熔点。
当对晶体加热时，温度升高到一定程度，晶体开始熔化，这个温度就是熔点，且在熔化过程中温度保持不变。
此外，晶体还具有各向异性，这意味着在不同的方向上，晶体的物理性质，如导电性、导热性等可能会有所不同。
二、晶体的结构类型晶体的结构类型多种多样，常见的有离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。
离子晶体是由阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体。
典型的离子晶体如氯化钠，钠离子和氯离子交替排列，形成一个紧密的结构。
离子晶体的特点是硬度较大、熔点较高、熔融状态下能导电。
原子晶体中，原子之间通过共价键结合形成空间网状结构。
金刚石就是一种典型的原子晶体，其中每个碳原子都与周围的四个碳原子以共价键相连，形成一个坚固的三维结构。
原子晶体具有硬度高、熔点高的特点。
分子晶体是由分子通过分子间作用力（范德华力或氢键）结合而成的晶体。
干冰（固态二氧化碳）就是分子晶体，二氧化碳分子之间的作用力相对较弱，所以分子晶体通常熔点较低、硬度较小。
金属晶体则是由金属阳离子和自由电子通过金属键结合而成的。
金属具有良好的导电性、导热性和延展性，这都与其特殊的金属晶体结构有关。
三、晶体结构的微观分析要深入理解晶体的性质，我们需要从微观角度来分析晶体的结构。
在离子晶体中，离子的半径和电荷对晶体的性质有着重要影响。
离子半径越小、电荷越高，离子键越强，晶体的熔点和硬度就越高。
对于原子晶体，共价键的键能和键长决定了晶体的稳定性和物理性质。
键能越大、键长越短，原子晶体越稳定，熔点和硬度也越高。
晶体的典型结构类型
多面体：〔ZnS4〕四面体共顶连接 键型：Zn、S为极性共价键
属纤锌矿型结构的晶体有：
BeO；ZnO；AlN等。
纤锌矿晶体结构图
萤石型结构
化学式： CaF2
萤石晶体结构
晶体结构 立方晶系，a＝0.545nm，Z＝4，
3L44L36L29PC
空间格子： Ca2＋位于立方面心的结点位置 ，F－位于立方体内八个小立方体的中心，即 Ca2＋按立方紧密堆积的方式排列， F－充填 于全部四面体空隙中。
性质：碳原子有一个电子可以在层内移 动，平行于层的方向具有良好的导电性 。石墨的硬度低，熔点高，导电性好。
石墨与金刚石属同质多像变体。
AX型晶体
NaCI型结构
矿物名称：石盐。
化学式为：NaCI
CI－ Na+
结构描述：
（1）立方晶系，a＝0.563nm，Z＝4， 3L44L36L29PC
（2）Na+ CI—离子键，NaCI为离子晶体. （3）CN+＝ CN-＝6
• 属于闪锌矿型结构晶体有： β－SiC；GaAs；AlP；InSb等。
纤锌矿型结构
化学式： α－ZnS 晶体结构： 六方晶系；
a＝0.382nm；c＝0.625nm；Z＝2
质点坐标：
S2－：0 0 0；2/3 1/3 1/2
Zn2＋：0 0 u ； 2/3 1/3 （u－1/2）
空间格子： S2－按六方紧密堆积排列 Zn2＋充填于1/2的四面体 空隙，形成六方格子。
思考题
• 在氯化钠晶体结构中有多少八面体空隙、 多少四面体空隙？如何计算？
氯化铯型结构
• 晶体化学：CsCl
• 晶体结构：立方晶系，a＝0.411nm
典型晶体结构课件
空间群模型
空间群模型是一种更为精确的 表示方法，它考虑了晶体内部 结构的对称性和微观对称性。
空间群模型可以分为7个晶系， 包括简单立方、体心立方、面
心立方等。
空间群模型可以表示出晶体的 完整结构，包括原子排列、晶
格常数、对称性等。
晶格常数
晶格常数是晶体结构的基本参数之一，表示晶体中原子或分子间的距离。 不同晶体的晶格常数不同，反映了它们的结构差异。
通过测量晶格常数可以确定晶体的种类和性质。
04
晶体的物理性质
光学性质
折射率
晶体对不同频率的光具有不同 的折射率，光在晶体中传播时
会产生折射现象。
双折射
一些晶体在通过不同方向入射的 光线会产生不同的折射角，形成 两条折射光线。
结构特点
石英晶体中，每个硅原子与四个氧原子成键，每个氧原子与两个硅原子成键 ，形成了一个具有网状结构的共价晶体。
金刚石晶体结构
共价晶体
金刚石晶体属于共价晶体，由碳原子以共价键交替排列组成。
结构特点
金刚石晶体中，每个碳原子与四个碳原子成键，形成了一个具有三维网状结构的 共价晶体，具有高硬度和高光学透明度。
材料性能预测
晶体结构可以预测材料的性能， 如强度、韧性、硬度、热稳定性 等，有助于材料性能的优化和新 型材料的开发。
材料合成和制备
通过研究晶体结构，可以确定材料 的合成和制备方法，从而控制材料 的成分、结构和性质。
研究晶体结构对生物的意义
要点一
生物大分子结构
要点二
药物设计和筛选
晶体结构可以解析生物大分子如蛋白 质、核酸、糖类的结构，对于理解生 物过程和疾病治疗具有重要意义。
晶体结构与常见晶体结构类型PPT课件
Z 底对角 线
底对角 线 面对角 线
1，`1 2,m,2/m 222,mm2,mmm
4,`4，4/m，422， 4mm, `42m, 4/mmm
3,`3, 32,3m, `3m
6,`6, 6/m,622, 6mm, `62m, 6/mmm
23,m3,432, `43m, m`3m
晶体的分类
晶族和晶系
过该点的任意直线的两端可以找到与其等距离的点。
对应的对称操作：对此点的反伸（倒反）。
C
一个晶体中可以有对称中心，也可以没有对称中心；如果有对称中心，那么只能有一个， 且位于晶体的几何中心。
第37页/共63页
2 、对称面m（mirror plane）：一个假想的平面，它能将晶体分成互成镜 像反 映的两个相同部分。
§ 2.1 晶体的周期结构与点阵
晶体的定义
由原子、分子或离子等微粒在空间按一定规律、周 期性重复排列所构成的固体物质。
晶态结构示意图
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非晶态结构示意图
周期结构与点阵
（1）结构周期：晶体内部质点在三维空间周期性重复排列构成周期结构。
以NaCl晶体为例
Cl Na
0.563nm
2
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第8页/共63页
第9页/共63页
（4）复式点阵（格子）
若晶体的基元中包括两种或两种以上的原子，则基元中每种原子可分别构成彼此完 全相同的点阵，但它们之间存在相对位移，形成复式点阵。
复式格子的特点 复式格子是由若干相同的布拉菲格子相互位移套构而成。
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基元
结点
复式格子的特点
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对称要素：在进行对称操作时所应用的辅助几何要素（点、线、
常见九种典型的晶体结构ppt课件
具有闪锌矿型结构的物质
物质类型 氯化物 物质名称 氯化铜(CuCl) 物质名称
碳化物 氮化物 磷化物
硫化物 氧化物 砷化物 硒化物 蹄化物
碳化硅 (SiC) 氮化硼(BN) 磷化硅(SiP) 磷化铝(AlP) 硫化镉(CdS) 毒砂 (HgS) 氧化镉(CdO) 砷化镓(GaAs) 硒化汞(HgSe) 蹄化铝(AlSb)
常见九种典型的晶体结构
1 金属单质结构
2 氯化铯结构
3 CaI2结构
4 萤石结构
5 食盐结构
6 闪锌矿结构
7 金刚石结构
8 钙钛矿结构
9 层状硅酸盐结构
1
1 金属单质结构
(1) 立方面心结构：空间群：Fm3m, 相当于等大 球立方最紧密堆积。
属于该结构的物质主要有：铝、铜、金、银、铂、 铅等单质。 2
空间群：P-3m，三方原始格子。
11
在单位晶胞中，阳离子分布在8个角顶，阴离子分 布中由上下各3个阳离子构成的正三方柱中，并间 隔地在上半部的中心和下半部的中心。
12
13
14
15
因此，该结构也可以理解为：阴离子做六方最紧密 堆积，阳离子填充在间隔一层的全部八面体空隙中。
16
具有该种结构的物质主要有： VCl2, PbI2, GeI2, PtO2, ToBr2, RhTe2, TiS2,
7.17-7.20A
实际上高岭石的层间域是没有空隙的。
76
八面体表面离子分布：
77
四面体片层间的表面离子分布
78
实际高岭土的片状颗粒：宽2μ，厚0.1-0.2μ。 注意上下层面的离子分布及特征。
79
蒙皂石族(Smectite)
晶体结构
全国化学竞赛初赛讲义——晶体结构 根据晶胞的几何特征，晶胞可以有7种，其名称、外形及晶胞参数如下表：名称外形 晶胞参数 立方a=b=c ，α=β=γ=90︒，只有一个晶胞参数a 四方a=b≠c ，α=β=γ=90︒，有2个晶胞参数a 和b 六方a=b≠c ，α=β=90︒，γ=120︒，有2个晶胞参数a 和c 正交a≠b≠c ，α=γ=90︒，有3个晶胞参数a 、b 和c 单斜a≠b≠c ，α=γ= 90︒，β≠90︒，有4个晶胞参数a 、b 、c 和β 三斜a≠b≠c ，α≠β≠γ，有6个晶胞参数a 、b 、c 、α、β和γ 菱方a =b =c ，α=β=γ≠90︒，有2个晶胞参数a 和α这种晶胞最早是由法国晶体学家布拉维提出的，全名是布拉维晶胞。
根据晶胞中所含结构基元〔可以理解为晶体中具有完全相同的化学环境，能体现晶体组成的最小构成微粒（原子、分子、离子或原子团）〕，可以分为素晶胞和复晶胞两大类。
素晶胞是最小的晶胞，其内容物的组成相当于结构基元的组成。
复晶胞则为素晶胞的多倍体。
复晶胞分体心晶胞、面心晶胞和底心晶胞三种，分别是素晶胞的2倍体、4倍体和2倍体，即其内容物相当于2、4、2个结构基元。
体心晶胞的特征是：将晶胞的框架移至体心位置（注意：只移动框架不移动原子），所得到的新的晶胞与原晶胞没有任何差别，这种特征叫体心位移。
归纳为下表即为：晶胞含结构基元 特征 素晶胞1 最小的晶胞 复晶胞 体心晶胞2 可作体心位移 面心晶胞4 可作面心位移 底心晶胞 2 可作底心位移【问题与思考】右图中的金属钠和氯化铯是不是体心晶胞？【分析与归纳】是不是体心晶胞关键就是看能否作体心位移，也是把晶胞的框架移至晶胞体心位置，所得新晶胞（图中虚线）与原晶胞（实线）是否毫无差别，如果无差别则是体心晶胞，否则不是。
由此可知金属钠是体心晶胞，氯化铯不是。
金属钠的结构基元是一个钠原子，一个钠晶胞中有2个钠原子，因此它是一个复晶胞（含2个结构基元）；氯化铯的结构基元是1Cs +＋1Cl -，一个晶胞中含一个Cs +和一个Cl -，为素晶胞。
讲义06 晶体常识与常见晶体的空间结构模型-高二化学下学期期末复习
考点06 晶体常识与常见晶体的空间结构知识清单[基本概念]①晶体；②非晶体；③晶胞；[基本规律]利用“均摊法”进行晶胞的计算；典题温故1.人们最初对晶体的认识完全是理性思考的结果。
法国的结晶学家阿羽衣依据晶体具有沿一定晶面碎裂的性质，对晶体的微观结构做了合理而大胆的设想，于1784年提出晶体是由具有多面体形状的晶胞平行而无间隙地堆积而成的。
阿羽衣的思想被法国物理学家布拉维发展为空间点阵学说，即构成晶体的粒子按一定规则排列为空间点阵结构。
俄国的费多罗夫、德国的熊富利斯和英国的巴洛三位科学家分别于1890年、1891年和1894年以晶体结构周期性重复单位为基础，推导出描述晶体空间排列的对称性理论——230种空间群。
这些思考完全是在不能测定晶体内部结构的情况下产生的，科学和技术的发展后来完全证实了上述理性思考的正确性。
[问题1]晶体的“空间点阵结构”中，构成晶体的相邻微粒间是否相切？提示：是。
构成晶体的微粒是“无隙并置”的，故这些相邻微粒间相切。
[问题2]如何理解晶体结构中“周期性重复单位”？提示：“周期性重复单位”是指晶体中最小的结构单元可以无限重复(答案合理即可)。
[问题3]晶体的化学式表达的意义是什么？提示：晶体的化学式表示的是晶体(或晶胞)中各类原子或离子的最简整数比。
2.甲、乙、丙三种晶体的晶胞结构如图所示：甲 乙 丙(1)甲晶体的化学式(X 为阳离子)为__________。
(2)乙晶体中A 、B 、C 三种微粒的个数比是__________。
(3)丙晶体中每个D 微粒周围结合E 微粒的个数是____________________。
[解析] (1)X 位于正方体体心，该晶胞中含有1个X ；Y 位于顶角，该晶胞中Y 的个数＝4×18＝12，则该晶胞中X 、Y 的个数比是2∶1，又X 为阳离子，所以甲晶体的化学式为X 2Y 。
(2)乙晶胞中A 的个数＝8×18＝1，B 的个数＝6×12＝3，C 的个数为1，所以乙晶体中A 、B 、C 三种微粒的个数比为1∶3∶1。
常见的晶体结构 ppt课件
（4）原子的空间坐标：
000, 1 1 0, 1 0 1 ,0 1 1 22 2 2 22
PPT课件
3
（5）原子半径与点阵常数：
晶胞的3个棱边长度（a、b、c）与原子半径r 之间的关系，可由简单的几何知识求出。
面心立方结构（a=b=c）：
a2 a2 2r 2r2
a 2 2r
PPT课件
晶胞常数： a0 2r r 3
PPT课件
22
（2）质点坐标：
Cl : 000
Cl : 1 1 1
或
222
Cs : 1 1 1
Cs : 000
222
（3）配位数与配位多面体：
r 0.174 nm 0.96 0.732 r 0.181nm
CN 8,立方体配位
PPT课件
10
3、密排六方结构（A3型）
（1）密堆积情况： 原子以ABAB……的方式堆积，
六方紧密堆积， （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。
PPT课件
11
（3）单位晶胞原子数：
六方晶胞原子数：Z=6；
单位晶胞原子数：Z=2； 晶胞含有：
石墨型结构：人工合成的六方氮化硼BN……
PPT课件
17
常见无机化合物晶体结构 ——离子晶体
根据数量关系（化学式）：
AX型、 AX2型、 A2X3型、 ABO3型、 AB2O4型
常见的无机化合物：
NaCl型、CsCl型、-ZnS型、-ZnS型、
CaF2型、TiO2型、刚玉（Al2O3）型、CaTiO3型、 尖晶石（MgAl2O4）型
《晶体的结构和性质》PPT课件
2
3
2a3 8 2r3
V球243 r3 (晶胞2个 中)球 有
V球V晶胞 10% 074.05%
A1型堆积方式的空间利用率计算
解： V晶胞
a3
32 2
r3
晶胞中含 4个球 :
V球
4
4 r3
3
空间利用率 V球 V晶胞 74 .05 %
2.体心立方密堆积（A2）
• A2不是最密堆积。每个球有八个最近的配体
==90°, =120°
c
c
ba
a b
单斜 Monoclinic
abc ==90°, 90°
三斜 Triclinic
abc ===90°
晶胞中质点个数的计算
精选ppt
21
晶体结构的表达及应用
• 一般晶体结构需给出： • 晶系； • 晶胞参数； • 晶胞中所包含的原子或分子数Z； • 特征原子的坐标。
配位多面体的极限半径比
配位多面体 比（r+/r-）min
平面三角形 0.155
配位数
3
半径
四面体
4
0.225
八面体
6
0.414
构性判断
半径比（r+/r-） 0.225-0.414
四面体配位 0.414-0.732
八面体配位 >0.732
推测构型
影响晶体结构的其它因素
• M-X间的共价键，方向性； • 有的过渡金属形成M-M键，使配位多面
• 根据形成晶体的化合物的种类不同可以 将晶体分为：离子晶体、分子晶体、原 子晶体和金属晶体。
1. 离子晶体
• 离子键无方向性和饱和性，在离子晶体中 正、负离子尽可能地与异号离子接触，采 用最密堆积。
典型晶体结构类型
典型晶体结构类型晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式。
根据晶体中化学键和原子排列的性质，可以将晶体结构分为许多不同的类型。
下面将介绍一些典型的晶体结构类型。
1.离子晶体结构:离子晶体是由离子通过静电力相互作用形成的晶体。
其中，阳离子和阴离子通过离子键连接。
离子晶体的典型例子包括氯化钠(NaCl)和氧化铝(Al2O3)。
在这些晶体中，正离子在晶体中形成一个晶格，负离子在晶体中形成另一个晶格。
离子晶体结构稳定，具有高熔点和良好的电导性。
2.共价晶体结构:共价晶体是由共价键连接的原子或分子形成的晶体。
在共价晶体中，原子通过共用电子形成稳定的化学键。
典型的共价晶体结构包括金刚石、石英和硅晶体。
这些晶体具有高硬度、高熔点和良好的热导性。
3.金属晶体结构:金属晶体是由金属元素形成的晶体。
金属晶体的特点是原子间有大量自由电子可以运动，因此具有良好的导电性和导热性。
金属晶体结构可以分为紧密堆积结构和体心立方结构。
紧密堆积结构中，原子排列紧密，如铜和铝。
体心立方结构中，原子在晶格的每个球站的中心和每个面心站位的中心分别占据一个位置，如铁和钨。
4.分子晶体结构:分子晶体是由分子通过范德华力连接形成的晶体。
在分子晶体中，分子通过互相排列并通过弱范德华力相互作用形成3D晶体结构。
分子晶体具有较低的熔点和较弱的化学键。
典型的分子晶体包括蓝绿宝石和冰。
5.共价网络晶体结构:共价网络晶体是由每个原子通过共价键连接形成的大的晶体结构。
共价网络晶体具有非常高的熔点和硬度。
典型的共价网络晶体包括石墨和二硫化碳。
除了这些典型的晶体结构类型，还有许多其他类型的晶体结构，例如层状晶体、孔隙晶体和液晶体等。
每种晶体结构具有独特的性质和应用。
了解不同类型的晶体结构有助于我们理解晶体的性质，并在材料科学和工程中应用晶体材料。
晶体特点、类型、结构及其应用PPT
2个晶胞参数a c
3个晶胞参数a b c
4个晶胞参数a b c β 6个晶胞参数a b c α βγ
六方hexagonal(h)
a= b≠ c α=β=900 γ=1200 2个晶胞参数a c
菱方rhombohedeal(R) a=b=c α=β=γ
2个晶胞参数a α
晶胞按平行六面体几何特征的分类 ——布拉维系
无定形态物质 (amorphous solids) 。
晶体物质的质点（分子、原子、离子）做 有规则的排列，而无定形态物质的质点呈混乱 分布。
3-1 晶体
3-1-1 晶体的宏观特征
1、晶体的自范性：
晶体能够自发地呈现封闭的规则凸多面体 的外形。
非晶体
固体
单晶：单一的晶体多面体；
晶体
双晶：两个体积大致相当的单 晶按一定规则生长； 晶簇：单晶以不同取向连在一起；
多晶：看不到规则外形的晶态质。
依晶体的 凸多面体 的数目对 晶体的分 类：
晶体自发呈现规则凸多面体外形举例
（a）水晶单晶 （b）石膏双晶和晶簇 （c）水晶晶簇 （d）蛋白质显微照片
金刚石单晶
磷酸盐双晶
天然白水晶晶簇。
紫水晶
绿柱石
石英
因生长条件不同，同一晶体可能有不同的 几何外形。见书 124页图3-2、3-3、3-4。
立方cubic(c)
a=b=cα=β=γ=900
1个晶胞参数a
四方tetragonal(t) 正交orthorhomic(o) 单斜monoclinic(m)
三斜anorthic(a)
a=b≠ c α=β=γ=900
a≠ b≠ c α=β=γ=900 a≠ b≠ c α=γ=900 β ≠ 900 a≠ b≠ c α≠ β≠ γ
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
晶体的结构和类型
(2) 晶体呈各向异性；
(3) 晶体具有固定的熔点。
晶格(点阵)是晶体 的数学抽象。
晶胞：晶体的 最小重复单元，通 过晶胞在空间平移 无隙地堆砌而成晶 体。
根据晶胞特征将晶体分成 7 种晶系和 14 晶 格。例如，立方晶系分为简单立方、体心立 方和面心立方三种型式。
。
7.3.2 晶体的类型
晶体的分类
晶体的分类物理性质组成粒子粒子间作用力熔沸点硬度熔融导金属晶体原子离子金属键高低大小原子晶体原子共价键离子晶体离子离子键nacl分子晶体分子分子间sio732
§7.3 晶体的结构特征和类型
7.3.1 晶体结晶体结构的特征
晶体是由原子、离子或分子在空间按一 定规律周期性地重复排列构成的固体。 特征：(1) 晶体具有规则的多面体外形；
组成 粒子 金属晶体 原子晶体 离子晶体 分子晶体 原子 离子 原子 离子 分子 粒子间 作用力 金属键 共价键 离子键 分子间 力 物理性质 熔沸点 高低 高 高 低 硬度 大小 大 大 小 熔融导 电性 好 差 好 差 例 Cr, K
SiO 2
NaCl 干冰
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Cs＋ 1/2 1/2 1/2
类似的晶体：CsBr，CsI， NH4Cl等
Cl－离子 Cs＋离子
氯化铯晶体结构
闪锌矿型结构
化 学 式：β－ZnS
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晶体结构 空间格子
立方晶系，a＝0.540nm；Z＝4，3Li44L36P
立方面心格子，S2－离子呈立方最紧密堆积，位于 立方面心的结点位置，Zn2＋离子交错地分布于
石墨与金刚石属同质多像变体。
• 可制作高温坩锅，发热体和电 极，机械工业上可做润滑剂等， 是多用途的材料。
• 同结构晶体：人工合成的六 方氮化硼（HBN）等 。
AX型晶体
NaCI型结构
矿物名称：石盐。
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化学式为：NaCI
CI－ Na+
NaCl晶体的结构
氯化钠晶体结构
如何算出的？
结构描述：
7第六章晶体的典型 结构类型
第六章
矿物晶体典型结构类型
目录
• 第一节 结构的表征 • 第二节 结构类型 • 金刚石、石墨、石盐、氯化铯、
萤石、闪锌矿、刚玉、石英
• 1、结构的表征
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•
与晶体结构有关的因素有： 晶体化学组成，
晶体中质点的相对大小，极化性能。
•
并非所有化学组成不同的晶体，都有不同
结构表现：C原子组成层状排列， 层内C原子成六方环状排列，每 个碳原子与三个相邻的碳原子 之间的距离为0.142nm，层与层 之间的距离为0.335nm。
石墨晶体结构
键型：层内为共价键，层间为分子键， 还有自由电子存在－金属键。
性质：碳原子有一个电子可以在层内移 动，平行于层的方向具有良好的导电性 。石墨的硬度低，熔点高，导电性好。
（1）立方晶系，a＝0.563nm，Z＝4， 3L44L36L29PC
（2）Na+ CI—离子键，NaCI为离子晶体. （3）CN+＝ CN-＝6 （4）--- CI—离子按立方最紧密堆积方式堆积， Na+离子充
填于全部八面体空隙。
--- Na+ 离子的配位数是6，构成Na--Cl八面体。NaCI
结构是由Na--Cl八面体以共棱的方式相连而成。
空间格子： C原子组成立方面心格子，C原子位于立方面 心的所有结点位置和交替分布在立方体内的四个小立方体 的中心。
金刚石结构
键型： 每个C原子周围有四个C， 碳原子之间形成共价键。
形成： 自然界、实验室
性质： 金刚石是硬度最大的矿物 具有半导体的性能和极好 的导电性。
与金刚石结构相同的有：
硅、锗、灰锡（α-Sn）
合成的立方氮化硼（CBN）等。
金刚石晶体结构
常林钻石 158克拉
课下练习
• 请用坐标法标出金刚石结构中所有 碳原子的位置。
• 查资料，画出立方氮化硼具体的晶 体结构。
• 总结超硬材料晶体结构特征。
2.石墨结构
化学式：C
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晶体结构：六方晶系（2H），L66L27PC a＝ 0.246nm ， c＝0.670nm 三方晶系（3R），L33L23PC， c＝1.004nm
1/8小立方体的中心，即1/2 的四面体空隙中。
1/2 的四面体空隙
结构投影图：（俯视图）用标高来表示，0－底面； 25－1/4； 50－1/2； 75－3/4。
（0－100；25－125；50－150是等效的）
• 配位数： CN＋＝CN－＝4；极性共价键， 配位型共价晶体。
• 配位多面体：〔ZnS4〕四面体，在空间以 共顶方式相连接
1 2
1 2
0,
1 2
0
1 2
1
,0 2
1 2
Na+:
00
1 2
,
1 2
00
,0
1 2
0,
1 2
1 2
1 2
2、球体堆积法
3、配位多面体及其联接方式描述法
球体紧密堆积法
• 对于金属晶体和一些简单的离子晶体有用。
• 如氯化钠的晶体结构： Cl－离子按立方紧密堆积，Na+处于全部
的八面体空隙中。
配位多面体及其连接法
思考题
• 在氯化钠晶体结构中有多少八面体空隙、 多少四面体空隙？如何计算？
氯化铯型结构
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• 晶体化学：CsCl
• 晶体结构：立方晶系，a＝0.411nm
•
Z＝1
• 空间格子：CsCl是原始格子
氯化铯晶体结构 大球为Cl‾；小球为Cs+
Cl－离子处于立方 原始格子的八个 角顶上，Cs＋离子 位于立方体的中 心（立方体空隙） CN＋＝CN－＝8， 单位晶胞中有一个 Cl－和一个Cs＋ 配位多面体：在空间以共面形 式连接。
• 属于闪锌矿型结构晶体有： β－SiC；GaAs；AlP；InSb等。
纤锌矿型结构
化学式： α－ZnS 晶体结构： 六方晶系；
a＝0.382nm；c＝0.625nm；Z＝2
质点坐标：
S2－：0 0 0；2/3 1/3 1/2
Zn2＋：0 0 u ； 2/3 1/3 （u－1/2）
空间格子： S2－按六方紧密堆积排列 Zn2＋充填于1/2的四面体 空隙，形成六方格子。
--- Na+ 离子位于面心格子的结点位置上，CI—离子也位 于另一套这样的格子上，后一个格子与前一个格子相距1/2晶棱 的位移。
CI－
Na+ NaCl结构〔NaCl6〕八面体的连接方式
结点的坐标为： 4 CI— ：000，1/2 1/2 0 ，1/2 0 1/2 ，0 1/2 1/2 4 Na+ ：1/2 1/2 1/2，00 1/2 ，0 1/2 0 ，1/2 0 0 （5）立方面心格子CI－、 Na+各一套 （6）同结构晶体有：MgO、CaO、SrO、BaO、FeO、CoO
• 对结构比较复杂的晶体，用这种方 法。如对于硅酸盐的晶体结构常用。
• 而对于简单的晶体就不一定好用， 如氯化钠的晶体结构：
• Na+离子的配位数是6，构成Na-Cl八 面体，NaCl结构就是由Na-Cl八面体以共 棱方式相连而成的。
结构类型
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(1) 金刚石晶体结构
化学式为：C
晶体结构为：立方晶系，a＝0.356nm，3L44L36L29PC
Байду номын сангаас
的结构，化学组成不同的晶体，可以有相同的
结构类型。
•
而同一种化学组成，也可以出现不同的结
构类型。
描述晶体结构需表述下列内容：
（1）晶系 （2）对称类型 （3）组成部分及键型 （4）配位数CN （5）晶胞中结构单元数目及位置 Z=? （6）格子形式
描述晶体结构的三种方法
1、坐标法
Cl－: 000,
配位数：CN＋＝CN－＝4
多面体：〔ZnS4〕四面体共顶连接 键型：Zn、S为极性共价键