2.5典型化合物的晶体结构

则是很重要的高温材料。
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课外作业
• MgO 具有 NaCl 结构。O2的半径为 0.140 nm,Mg2+的半径为0.070 nm。试 计算: (1) 圆球形 Mg2+所占据的空间体 积分数;(2) MgO 的密度。
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（2）CsCl
阴离子作简单立方堆积
阳离子填充在立方体空隙中
1/4,3/4,3/4
属 于 立 方 ZnS结 构 的 化 合 物 有 硼 族元 素 的 磷 化物 、 砷 化 物 ,如
GaAs;AlP;InSb、β－SiC；Zn、Cd的硫化物、硒化物等。
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结构单元是 “S-Zn”
所有的 S 构成一
套面心立方点阵 所有 Zn 也构成
面心立方点阵
在闪锌矿结构中,所有的 Zn2+ 都是等同原子; 所有
2021/2/11 的 S2 也都是等同原子
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变换为投影图
在投影图表示中,座标 值为 0 和座标值为 100 是等同的。
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Cl-： 0,0,0
1/2,1/2,0 0,1/2,1/2 1/2,0,1/2
碱金属的卤化物、氢化物，碱土金属的氧化物、硫化物、硒
化物、碲化物1，.6.过渡金属的氧化物、硫化物，以及间隙型碳
化物、氮化物都2 属NaCl型结构。
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NaCl型晶体的结构（密堆积层排列）
• 面心立方结构 • 空间格子与晶胞 • 原子在晶胞中的座标位置 • 堆积密度的计算
2.4 典型化合物的结构
许多离子晶体的结构可按密堆积结构来理解。当负 离子的半径较大时,一般会把负离子看作等径圆球进 行密堆积,而正离子有序地填在空隙之中。当正离子 的半径较大时，也可以把正离子看作等径圆球进行 密堆积，负离子作填隙原子。前一种情况出现得比 较多。
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体心立方中的间隙
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立方ZnS （闪锌矿结构, Sphalerite）
晶体结构
立方晶系,a＝0.540nm;Z＝4
离子排列
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1/8小立方体的中心， 即1/2 的四面体空隙中。
配位多面体
(ZnS4) 四面体，在空间以共顶方式相连接
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C C
B
B
A
A
C C C
B
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NaCl中的离子间距
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关于等同点
结构单元是 “Na-Cl” 所有的Na+都是等同原子 所有的Cl也都是等同原子
所有的 Na+ 构成了一套面心立方点阵,所 有的Cl也构成了一套面心立方点阵。
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氯化钠结构是离子晶体中很典型的一种结构,
属于氯化钠结构的离子晶体很多,除了 NaCl 晶体
外，其他一些碱金属卤化物 (如 LiF、NaF 等)、
碱土金属氧化物 (如 MgO、CaO 等)、碱土金属
硫化物 (如 MgS 等) 以及某些间隙相化合物 (如
TiC、TiN、ZrN 等)。其中 LiF、NaF 等是玻璃
及陶瓷助烧剂的主要原料，MgO、TiC 和 TiN 等
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四面体间隙:
位置:体对角线1/4、3/4处。
单胞中数量: 8
大小：
3
密堆六方中的间隙
八面体间隙:
位置: 相间三棱柱中心线 1/4和3/4处.
单胞数量: 6
大小:
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四面体间隙:பைடு நூலகம்
位置: 1) 棱及中心线的3/8和5/8 2) 相间三棱柱中心线1/8和7/8处
单胞内数量: 12 大小:0.225r
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CsCl 型结构是晶体结构中有代表性的一种, 包括 CsBr、CsI、TlCl、TlBr 和 TlI 等在内的一 些晶体都具有这样的结构,但是在常用的材料中却 很少有这种晶型存在。
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(3) ZnS
ZnS晶体结构有两种:即立方ZnS (闪锌矿) 和六方ZnS (纤锌矿) 结构,这两种型式的 ZnS, 化 学 键 的 性 质 相 同 ， 都 是 离 子 键 向 共价键过渡，具有一定的方向性。Zn原 子和S原子的配位数都是4，不同的是原 子堆积方式有差别。
简单立方结构、配位数为 8
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CsCl
CsCl型晶体属简单立方点阵,Cl－作简单立 方堆积,Cs＋填在立方体空隙中，正负离子 配位数均为8，晶胞只含1个Cl－和1个Cs＋。 它 们 的 坐 标 分 别 是 Cl － （ 0,0,0 ） ， Cs ＋ （1/2,1/2,1/2）。 属于CsCl型晶体的化合 物有CsCl、CsBr、CsI、RbCl、TlCl、TlBr、 TlI、NH4Cl、NH4Br、NH4I等。
所有的 Zn 沿体对角线向 左上方平移: 位置为 75 的 Zn 将到达立方体的顶点位 置;位置为 25 的 Zn 将到 达立方体的面心位置
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S: 0, 0, 0
1/2,1/2,0 0,1/2,1/2
Zn
1/2,0,1/2
S
Zn:1/4,1/4,1/4
3/4,3/4,1/4
3/4,1/4,3/4
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（1）NaCl
NaCl晶体属面心立方点阵,Na＋与Cl－交替排列,如图所示， Na+与Cl－的配位数均为6。NaCl晶体结构可看成Cl-作立方最 密堆积，Na＋填在Cl－形成的八面体空隙中。每个晶胞含有4 个Cl－和4个Na＋,它们的原子分数坐标为:
Na+：1/2,1/2,1/2 1/2,0,0 0,1/2,0 0,0,1/2
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CsCl
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1-7
例如:在氯化钠晶体中,每个Na+离子周围等距离地排列着6个Cl-
离子,每个Cl-离子也同样排列着6个Na+离子。见图1-7（a）。在
氯化铯晶格中，Cs+离子被8个Cl-离子所包围，同样每个Cl-离子
也被20281/个2/11Cs+离子所包围。见图1-7（b）。
八面体间隙
四面体间隙
位 置: 面心和棱中点
侧面中心线1/4和3/4处
单胞内个数: 12/4 + 6/2 = 6 12 个
大 小：<100>方向,0.155r
0.291r
<110>方向,0.633r
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面心立方中的间隙
八面体间隙:
位置:体心和棱中点 单胞中数量：12/4 + 1 = 4 大小：0.414r