晶体结构ppt课件
合集下载
相关主题
- 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)。
大多数AX型化合物的结构类型符合正负离子半径比 与配位数的定量关系。只有少数化合物在r+/r-0.732或 r+/r-0.414时仍属于NaCl型结构。如KF、LiF、LiBr、 SrO、BaO等。
结构类型 CsCl 型 NaCl 型
ZnS 型
AX型化合物的结构类型与r+/r-的关系
r+/r-
实例（右边数据为 r+/r-比值）
晶体结构ppt课件
作业
c
c
c
b
b
b
a
a
a
(100)
(110)
(111)
内容回顾（单质金属晶体）
晶体类型
fcc
bcc
晶胞中原子数
原子半径r与点 阵常数a关系
配位数
4
r 2a 4 12
2 r 3a
4 8
空间利用率
74%
68%
四面体空隙
8个
12个
八面体空隙
4个
6个
hwk.baidu.comp
6 r=0.5a c/a=1.633
相当于Na+位于另一套立方面心 点阵的阵点上,两个点阵相距1/2晶 棱距离，交迭在一起组成NaCl结构。
重点
Na+和Cl-的配位数均为6，一个晶 胞内含4个NaCl 分子，因此每个晶胞 有4个Na+和4个Cl-，坐标为： Na+ ： ½½½ ，00½ ， 0½0 ，½00 Cl- ： 000， ½½0， ½0½ ，0½½
（3）计算正离子在四面体或八面体空隙中的填充率（P）。 在面心立方晶胞中，四面体或八面体空隙的位置固定，正离 子填充在这些空隙中，因此，通过填充率的讨论，能够确定 正离子在晶胞中的位置。
2.2.2 AX型结构
AX型结构主要有CsCl、NaCl、ZnS、NiAs等类型 的结构，其键性主要是离子键，其中CsCl、NaCl是典型 的离子晶体，NaCl晶体是一种透红外材料；ZnS带有一 定的共价键成分，是一种半导体材料；NiAs晶体的性质 接近于金属。
一般从以下几方面分析晶体结构：
❖ 晶体所属的晶系 ❖ 晶体中质点的堆积方式及空间坐标 ❖ 配位数、配位多面体及其连接方式 ❖ 晶胞分子数 ❖ 空隙填充情况 ❖ 键力分布
❖ 晶晶体体结结构构中分几何析环步境骤和：物质环境皆相同的点称为等同点
（1）确定负离子堆积方式。若以面心立方形式堆积，
则负离子占据立方体的8个顶角和6个面心的位置。负离子 的坐标为：000， ½ ½ 0， ½ 0 ½ ，0 ½ ½ 。四面体空隙 由相交于一个顶角的三个面的面心和该顶角围成，共8个， 坐标为： ¾ ¼ ¼ ， ¼ ¾ ¼， ¼ ¼ ¾ ， ¾ ¾ ¾ ，¼ ¼ ¼， ¾ ¾ ¼， ¼ ¾ ¾， ¾ ¼ ¾。八面体空隙有两种，一是由6 个面的面心围成，坐标为½ ½ ½；另一类是由垂直且相交 于一条棱的两个平面的相邻4个面心和该棱的两个顶点围成， 其中心位置在晶胞12条棱的中心，坐标为½00，0 ½0，00 ½ ，其余等效。这些空隙被正离子全部或部分填充。
0.414~0.225 MgTe 0.37 BeO 0.26 BeS 0.20 BeSe 0.18
BeTe 0.17
一、NaCl型结构
属于立方晶系面心立方点阵。 Cl-离子位于面心立方点阵的阵点 位置, r＋/r－=0.639，Na+的配位数 为6，填充于全部八面体空隙中 (P=1),即分布于晶胞的体心与12条 棱的中心。
SrS 0.73 RbI 0.68 KBr 0.68 BaTe 0.68
SrSe 0.66 CaS 0.62 KI 0.61 SrTe 0.60
MgO 0.59 LiF 0.59 CaSe 0.56 NaCl 0.54
NaBr 0.50 CaTe 0.50 MgS 0.49 NaI 0.44
LiCl 0.43 MgSe 0.41 LiBr 0.40 LiF 0.35
面心立方点阵中的间隙
（ 2 ） 根 据 r ＋ /r － 值 ， 确 定 正 离 子 的 配 位 数 。 若 比 值 在 0.225~0.414之间，正离子的配位数为4，则正离子填充于四面 体空隙；若比值在0.414~0.732之间，正离子的配位数为6，则 正离子填充于八面体空隙。对于一般化学式为AmXn晶体，正、 负离子的配位数有以下关系：m•CNA＝n•CNX。如果组成晶体 的质点极化影响显著，则要考虑极化对配位数的影响。
12
74% 12个 6个
2.2 二元无机化合物的晶体结构
❖ 总的轮廓 ❖ AX型结构 ❖ AX2型结构 ❖ A2X3型结构
2.2.1
总的轮廓
AX型
NaCl型 （ 离 子 晶 体 ） CsCl型（离子晶体） ZnS 型 （ 含 共 价 键 ， 立 方 和 六 方 ZnS ） NiAs型（接近金属性）
NaCl 型 结 构 在 三 维 方 向 上 键 力 分 布比较均匀，因此其结构无明显解理 （晶体沿某个晶面劈裂的现象称为解 理），破碎后其颗粒呈现多面体形状。
常见的NaCl型晶体是碱土金属氧化物和过渡金属的 二价氧化物，化学式可写为MO，其中M2+为二价金属 离子。结构中M2+离子和O2-离子分别占据NaCl中Na+ 和 Cl- 离 子 的 位 置 。 这 些 氧 化 物 有 很 高 的 熔 点 ， 尤 其 是 MgO（矿物名称方镁石），其熔点高达2800℃左右， 是碱性耐火材料镁砖中的主要晶相。
1.000~0.732 CsCl 0.91 CsBr 0.84 CsI 0.75
0.732~0.414 KF 1.00 SrO 0.96 BaO 0.96 RbF 0.89
RbCl 0.82 BaS 0.82 CaO 0.80 CsF 0.80
PbBr 0.76 BaSe 0.75 NaF 0.74 KCl 0.73
CaF2型（离子晶体）
SiO2型（离子晶体）
二
AX2型 TiO2型（离子晶体）
元 化
层型CdI2和CdCl2型（含共价键）
合
其他结构型式（立方或正方FeS2）
物
对称结构
AmXn型
AXn型 A2X3型
n=3 层型结构 WO3型
n＞3 分子型结构
刚玉型 稀土A型 稀土B型 稀土C型
晶体结构可以通过晶胞的大小与形状、原子 （离子）的紧密堆积方式、原子（离子）填充空隙 的类型及位置、配位数及配位多面体的配置方式及 其他需要的信息来描述。最常用的方法有坐标系法、 密堆积法、配位多面体配置法。在这里讨论时以密 堆积法为主，辅以坐标系法、配位多面体配置法。
结构类型 CsCl 型 NaCl 型
ZnS 型
AX型化合物的结构类型与r+/r-的关系
r+/r-
实例（右边数据为 r+/r-比值）
晶体结构ppt课件
作业
c
c
c
b
b
b
a
a
a
(100)
(110)
(111)
内容回顾（单质金属晶体）
晶体类型
fcc
bcc
晶胞中原子数
原子半径r与点 阵常数a关系
配位数
4
r 2a 4 12
2 r 3a
4 8
空间利用率
74%
68%
四面体空隙
8个
12个
八面体空隙
4个
6个
hwk.baidu.comp
6 r=0.5a c/a=1.633
相当于Na+位于另一套立方面心 点阵的阵点上,两个点阵相距1/2晶 棱距离，交迭在一起组成NaCl结构。
重点
Na+和Cl-的配位数均为6，一个晶 胞内含4个NaCl 分子，因此每个晶胞 有4个Na+和4个Cl-，坐标为： Na+ ： ½½½ ，00½ ， 0½0 ，½00 Cl- ： 000， ½½0， ½0½ ，0½½
（3）计算正离子在四面体或八面体空隙中的填充率（P）。 在面心立方晶胞中，四面体或八面体空隙的位置固定，正离 子填充在这些空隙中，因此，通过填充率的讨论，能够确定 正离子在晶胞中的位置。
2.2.2 AX型结构
AX型结构主要有CsCl、NaCl、ZnS、NiAs等类型 的结构，其键性主要是离子键，其中CsCl、NaCl是典型 的离子晶体，NaCl晶体是一种透红外材料；ZnS带有一 定的共价键成分，是一种半导体材料；NiAs晶体的性质 接近于金属。
一般从以下几方面分析晶体结构：
❖ 晶体所属的晶系 ❖ 晶体中质点的堆积方式及空间坐标 ❖ 配位数、配位多面体及其连接方式 ❖ 晶胞分子数 ❖ 空隙填充情况 ❖ 键力分布
❖ 晶晶体体结结构构中分几何析环步境骤和：物质环境皆相同的点称为等同点
（1）确定负离子堆积方式。若以面心立方形式堆积，
则负离子占据立方体的8个顶角和6个面心的位置。负离子 的坐标为：000， ½ ½ 0， ½ 0 ½ ，0 ½ ½ 。四面体空隙 由相交于一个顶角的三个面的面心和该顶角围成，共8个， 坐标为： ¾ ¼ ¼ ， ¼ ¾ ¼， ¼ ¼ ¾ ， ¾ ¾ ¾ ，¼ ¼ ¼， ¾ ¾ ¼， ¼ ¾ ¾， ¾ ¼ ¾。八面体空隙有两种，一是由6 个面的面心围成，坐标为½ ½ ½；另一类是由垂直且相交 于一条棱的两个平面的相邻4个面心和该棱的两个顶点围成， 其中心位置在晶胞12条棱的中心，坐标为½00，0 ½0，00 ½ ，其余等效。这些空隙被正离子全部或部分填充。
0.414~0.225 MgTe 0.37 BeO 0.26 BeS 0.20 BeSe 0.18
BeTe 0.17
一、NaCl型结构
属于立方晶系面心立方点阵。 Cl-离子位于面心立方点阵的阵点 位置, r＋/r－=0.639，Na+的配位数 为6，填充于全部八面体空隙中 (P=1),即分布于晶胞的体心与12条 棱的中心。
SrS 0.73 RbI 0.68 KBr 0.68 BaTe 0.68
SrSe 0.66 CaS 0.62 KI 0.61 SrTe 0.60
MgO 0.59 LiF 0.59 CaSe 0.56 NaCl 0.54
NaBr 0.50 CaTe 0.50 MgS 0.49 NaI 0.44
LiCl 0.43 MgSe 0.41 LiBr 0.40 LiF 0.35
面心立方点阵中的间隙
（ 2 ） 根 据 r ＋ /r － 值 ， 确 定 正 离 子 的 配 位 数 。 若 比 值 在 0.225~0.414之间，正离子的配位数为4，则正离子填充于四面 体空隙；若比值在0.414~0.732之间，正离子的配位数为6，则 正离子填充于八面体空隙。对于一般化学式为AmXn晶体，正、 负离子的配位数有以下关系：m•CNA＝n•CNX。如果组成晶体 的质点极化影响显著，则要考虑极化对配位数的影响。
12
74% 12个 6个
2.2 二元无机化合物的晶体结构
❖ 总的轮廓 ❖ AX型结构 ❖ AX2型结构 ❖ A2X3型结构
2.2.1
总的轮廓
AX型
NaCl型 （ 离 子 晶 体 ） CsCl型（离子晶体） ZnS 型 （ 含 共 价 键 ， 立 方 和 六 方 ZnS ） NiAs型（接近金属性）
NaCl 型 结 构 在 三 维 方 向 上 键 力 分 布比较均匀，因此其结构无明显解理 （晶体沿某个晶面劈裂的现象称为解 理），破碎后其颗粒呈现多面体形状。
常见的NaCl型晶体是碱土金属氧化物和过渡金属的 二价氧化物，化学式可写为MO，其中M2+为二价金属 离子。结构中M2+离子和O2-离子分别占据NaCl中Na+ 和 Cl- 离 子 的 位 置 。 这 些 氧 化 物 有 很 高 的 熔 点 ， 尤 其 是 MgO（矿物名称方镁石），其熔点高达2800℃左右， 是碱性耐火材料镁砖中的主要晶相。
1.000~0.732 CsCl 0.91 CsBr 0.84 CsI 0.75
0.732~0.414 KF 1.00 SrO 0.96 BaO 0.96 RbF 0.89
RbCl 0.82 BaS 0.82 CaO 0.80 CsF 0.80
PbBr 0.76 BaSe 0.75 NaF 0.74 KCl 0.73
CaF2型（离子晶体）
SiO2型（离子晶体）
二
AX2型 TiO2型（离子晶体）
元 化
层型CdI2和CdCl2型（含共价键）
合
其他结构型式（立方或正方FeS2）
物
对称结构
AmXn型
AXn型 A2X3型
n=3 层型结构 WO3型
n＞3 分子型结构
刚玉型 稀土A型 稀土B型 稀土C型
晶体结构可以通过晶胞的大小与形状、原子 （离子）的紧密堆积方式、原子（离子）填充空隙 的类型及位置、配位数及配位多面体的配置方式及 其他需要的信息来描述。最常用的方法有坐标系法、 密堆积法、配位多面体配置法。在这里讨论时以密 堆积法为主，辅以坐标系法、配位多面体配置法。