共价晶体+点缺陷习题答案

1、简述离子晶体的结构规则；

A 负离子配位体多面体规则

B电价规则

C负离子多面体共用顶，共用棱，共用面的规则

D不同种类正离子配位多面体连接规则

E节约规则

2、简述钙钛矿CaTiO3的晶体结构；在晶胞中画出（-11-2）晶面，指出原子沿[111]方向的堆垛顺序，并计算其面间距；

3、指出CaF2(萤石)型结构的点阵类型，Ca2+和F-在晶胞中所处的位置、配位数、构成的多面体类型；

4、硅酸盐晶体结构的基本特点、分类和结构单元分子式；写出单链和双链结构单元的分子式并图示之

基本特点：

A构成硅酸盐的基本结构单元为[SiO4]4-四面体。

B按电价规则，每个O2-最多只能为两个[SiO4]4-四面体所共有。

C按第三规则，[SiO4]4-四面体中未饱和的氧离子和金属正离子结合后，可以相互独立地在结构中存在，或者可以通过共用四面体顶点彼此连接成单链、双链或成层状、网状的复杂结构，但不能共棱和共面连接，且同一类型硅酸盐中，[SiO4]四面体间的连接方式一般只有一种。

D[SiO4]4-四面体中的Si-O-Si结合键通常并不是一条直线，而是夹角不等的折线，键角多为145°。

分类：孤岛状硅酸盐(原硅酸盐)结构；组群状硅酸盐晶体结构；链状硅酸盐晶体结构；层状硅酸盐晶体结构；架状硅酸盐晶体结构

[Si4O11]n6n-：链状硅酸盐，双链结构；[SiO3]n2n-：链状硅酸盐，双链结构。

5、ZnS与金刚石型结构有何区别？

金刚石结构立方ZnS型结构

立方ZnS型结构：

金刚石结构：

区别：在闪锌矿(ZnS)中，S离子取代了fcc结点位置的碳原子，Zn离子则取代了4个四面体间隙中的碳原子。

6、共价晶体结构的特点，举出二种具有金刚石型结构的共价晶体。

共价晶体的共同特点是配位数服从8—N法则，N为原子的价电子数．这就是说结构中每个原子都有8—N个最近邻的原子。这一特点就造成共价键结构具有饱和性。

具有金刚石型结构的还有：α-Sn，Si，Ge。

7、写出6种由C，Cu，O，Mg，Si，Al，Ti，H元素之间可能形成的不同类型且具有化学键的晶体。指出这些晶体中原子间结合键的性质、晶体结构的类型和特征、性能特点，并画出立方晶系晶体的晶胞。

金属键：

a Al合金固溶体

b Cu合金固溶体

c Ti合金固溶体

d Mg合金固溶体

离子键：

a 镁橄榄石Mg2[SiO4]

晶体结构的类型：正交晶系

晶体结构特征：每个晶胞中有4个“分子”，其中有28个离子(8个Mg2+，4个Si4+和16个

(1)各[SiO4]4-四面体单独存在，其顶角相间地朝上朝下

(2)各[SiO4]4-四面体通过O-Mg-O键连接在一起。

(3)Mg2+周围有六个O2-位于几乎是正八面体[MgO6]的顶角，整个结构可看成是由四面体和八面体堆积而成的。

(4)O2-近似按照六方排列，因为氧离子比大多数其他离子尺寸大。氧离子成密堆积结构是许多硅酸盐结构的一个特征。

性能特点：镁橄榄石结构紧密，Mg-O，Si-O静电键强，结构稳定，熔点1890℃，是碱性耐火材料中的重要矿物相。

b MgAl2O4尖晶石

晶体结构的类型：立方晶系，FCC

晶体结构特征：P63-64

性能特点：电价饱和，结构稳定。Al—O键，Mg—O键均为较强的离子键，故结合牢固，硬度硬，熔点高(2135℃)，化学稳定性好

c α-Al2O3刚玉

晶体结构的类型：三(菱)方晶系

晶体结构特征：P62

性能特点：刚玉性质极硬，莫氏硬度9，不易破碎，熔点2050℃，这与结构中Al-O键的结合强度密切相关。

d β-方石英SiO2

晶体结构的类型：立方晶系，面心立方点阵

晶体结构特征：P61

性能特点：石英晶体有熔点高、硬度高、化学稳定性好等持点，因为有较强的Si-O键及完整的结构

e TiO2(金红石)型结构

晶体结构的类型：四方晶系，体心四方布拉菲点阵

晶体结构特征：P61

共价键：

a SiC

b CH4