常见的晶体结构与离子晶体结构
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? 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
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
2aa
a
<111>方向为密排方向
面心wenku.baidu.com方点阵参数与原子半径的关系
2r
c
120o
a a
r=a/2
2r <110>方向为密排方向
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
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-
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
---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。
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：
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
? 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-。 ? 属于CaF2型结构的化合物还有 ThO2、CeO2、VO2、ZrO2等。
格一构 子个基若 为平元把 平面，每 面六可个 六方由球 方点密作 格阵置为 子，层一 。正抽个
当出结
图2：等径圆球的密置层
最密晶面和密排面的区别
? 在面心立方和密排六方结构中最密晶面就 是密排面
? 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）
? 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。
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
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。
? 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-。
1.说明为何十四种布拉菲点阵中不存 在底心四方点阵和面心四方点阵？
1. 画出面心立方晶体中（111）面上 的[11 2 ]晶向。 2. 何谓晶带定律？判断(110)、(1 3 2) 和( 3 11)晶面是否属于同一晶带。
3. 分别计算晶格常数为a的面心和体
心立方晶体{110}晶面的面间距。
1.3.1常见的晶体结构
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。
C
A
C
B
C
B
CC
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层球堆上 Ａ 去，第３层与Ｂ层接触， Ｂ
Ａ 其球心的投影与Ａ球的 Ｂ 球心重合，称第３层为 Ａ Ａ层。同理第四层为Ｂ Ｂ 层，依此类推。Ａ３型 堆积记为ＡＢＡＢ…型 堆积。
? 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。
? 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
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
2aa
a
<111>方向为密排方向
面心wenku.baidu.com方点阵参数与原子半径的关系
2r
c
120o
a a
r=a/2
2r <110>方向为密排方向
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
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-
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
---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。
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：
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
? 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-。 ? 属于CaF2型结构的化合物还有 ThO2、CeO2、VO2、ZrO2等。
格一构 子个基若 为平元把 平面，每 面六可个 六方由球 方点密作 格阵置为 子，层一 。正抽个
当出结
图2：等径圆球的密置层
最密晶面和密排面的区别
? 在面心立方和密排六方结构中最密晶面就 是密排面
? 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）
? 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。
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
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。
? 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-。
1.说明为何十四种布拉菲点阵中不存 在底心四方点阵和面心四方点阵？
1. 画出面心立方晶体中（111）面上 的[11 2 ]晶向。 2. 何谓晶带定律？判断(110)、(1 3 2) 和( 3 11)晶面是否属于同一晶带。
3. 分别计算晶格常数为a的面心和体
心立方晶体{110}晶面的面间距。
1.3.1常见的晶体结构
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。
C
A
C
B
C
B
CC
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层球堆上 Ａ 去，第３层与Ｂ层接触， Ｂ
Ａ 其球心的投影与Ａ球的 Ｂ 球心重合，称第３层为 Ａ Ａ层。同理第四层为Ｂ Ｂ 层，依此类推。Ａ３型 堆积记为ＡＢＡＢ…型 堆积。
? 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。