材料中的晶体结构PPT课件

小的正离子填充空隙 A是2价离子、B是4价离子；
A是1价离子、B是5价离子；
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②MgAl2 O4 尖晶石
晶体结构 立方晶系 Z=8 O2- 作立方紧密堆积，面心立方格子 二价阳离子A填充于1/8四面体间隙 三价阳离子B填充于1/2八面体间隙
配位多面体为 面体
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（1）NaCl型
描述： ① 八面体以 方式连接而成。 ② ③ Cl－按 密堆积，Na＋位于
间隙中。
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（1）NaCl型
属于NaCl型结构的晶体有： 不同的是晶体的 参数不相同。
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（2）CsCl型 （AB型）
晶体结构 点阵类型 CN（+）＝
CN（-）＝ Z＝1 配位多面体为
CNf.c.c ＝ 12 CNb.c.c ＝ 8 CNh.c.p ＝ 12 （c/a＝1.633）
Kf.c.c ＝ 74％ Kb.c.c ＝ 68％ Kh.c.p ＝ 74％ （c/a=1.633）
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间隙
四面体间隙、八面体间隙： 在分析晶体结构的间隙时，要明确间隙
的种类、大小、位置、数目。
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（2）CsCl型
描述：
① 立方体以
连接。
②
③ Cl－按 堆积 ，Cs＋占据 间隙。
属于CsCl型结构的晶体有：
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（3）β－ZnS （闪锌矿）型 （AB型）
晶体结构 点阵类型 CN（+）＝
CN（-）＝ Z＝4
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（3）闪锌矿型
配位多面体为
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（3）闪锌矿型
描述： ① ② 见书 ③ 属于闪锌矿型结构的晶体有：
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2.2离子晶体的结构
（1）离子半径 有效半径： 离子半径的大小并非绝对的，同一离子随着
价态和配位数的变化而变化。
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（2）配位数CN
涉及正负离子 。 正、负离子的配位数多少与离子半径之
比有关 r+/r-。
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（3）配位多面体
配位多面体： 配位多面体是离子晶体的基本结构单元。 了解晶体结构： r+/r-→ CN(+) → 配位多面体 → 结构特点
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（7）α－Al2O3 （刚玉）型 （A2B3型）
刚玉晶体属 CN（+）＝
CN（-）＝ Z＝2 配位多面体为
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（7）刚玉型
考虑电价平衡，八面体间隙正离子只占 2/3。
Al3＋离子的分布有一定规律 。 属于刚玉型结构的晶体有：
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（8）复合氧化物结构
① CaTiO3 钙钛矿 （ABO3 ） ② MgAl2 O4 尖晶石 （AB2 O4 ）
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h.c.p结构中的间隙
对于c/a＝1.633 ，在原子半径相同条件 下间隙大小与f.c.c相同。
只是间隙中心的位置有所不同。
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原子的堆垛方式
h.c.p中 {0001}的堆垛顺序： ABAB… f.c.c中 {111}的堆垛顺序：ABCABC …
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多晶型（同素异构）转变
概念： 特点：
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① CaTiO3 钙钛矿
晶体结构 立方晶系(高温时) Z=4 Ca2+ 面心立方的角顶 CN（Ca2+）＝12 O2- 面心立方的面心 CN （O2- ）＝ 6 Ti4+ 填充1/4八面体间隙 CN （Ti4+ ）＝ 6
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① 钙钛矿
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① 钙钛矿
存在大的正离子 大的正离子、负离子一起形成密堆结构，
（5）萤石型
配位多面体为
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（5） 萤石型
萤石结构中，存在
机制。
反萤石结构：
属于萤石型结构的晶体有：
属于反萤石结构的晶体有：
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（6）TiO2 （金红石）型（AB2型）
晶体结构 点阵类型 CN（+）＝
CN（-）＝ Z＝2
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（6）金红石型
配位多面体为
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（6）金红石型
描述： 属于金红石型结构的晶体有：
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（4）α－ZnS （纤锌矿）型 （六方ZnS） （AB型）
晶体结构 点阵类型 CN（+）＝
CN（-）＝ Z＝2 配位多面体
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（4）纤锌矿型
描述： 属于纤锌矿型结构的晶体有：
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（5）CaF2（萤石）型
晶体结构 点阵类型 CN（+）＝
CN（-）＝ Z＝4
（AB2型）
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2.材料中的晶体结构
在晶体结构中，一般将原子或离子看成具 有一定大小的球体。球体间作紧密堆积。 等大球体、不等大球体
原子（离子）有效半径：
1
2.1纯金属的晶体结构
典型金属的晶体结构 面心立方（A1或f.c.c） 体心立方（A2或b.c.c） 密排六方（A3或h.c.p）
2
面心立方 f.c.c
内容： 静电键强度 S=Z/n 离子配位数与电价关系：
Z Z CN() CN()
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(3)第三规则 连接规则（能量规则）
内容： 一般规律：四面体， 连接；八面体，
连接；立方体， 连接。
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（3）第三规则
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(4)第四规则 连接规则
内容： 多种阳离子存在，其配位多面体尽可能
互不相连，若连，共 。
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（3）配位多面体
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离子晶体的结构规则 —鲍林规则
鲍林提出了五条规则，成功地解释了大 多数离子晶体结构，其规则也就是决定 结构单元自身特性及结构单元之间连接 方式地规则。
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(1)第一规则 负离子配位多面体规则
内容： r 0＝r+＋r- r+/r- → CN（+）
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(2)第二规则 静电价规则
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体心立方 b.c.c
4
密排六方 h.c.p
5
点阵常数
晶胞的棱边长度a、b、c ，原子半径为r，则
afcc ＝ 2 2 r
abcc ＝
4 3
3
r
ahcp ＝ 2r
N的概念： 计算方法： Nfcc= 4 Nbcc= 2
Nhcp= 6
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配位数CN和致密度K
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(5)第五规则 节省规则
内容： 在一个均匀结构中，不同 的配位多
面体很难有效地堆积在一起。
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典型的离子晶体结构
对晶体结构的描述通常使用以下三种方法： ① ② ③
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（1）NaCl型 （AB型）
晶体结构 点阵类型 CN（+）＝
CN（-）＝ Z＝4
晶系 立方
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（1）NaCl型
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间隙的种类
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间隙的大小
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f.c.c结构中的间隙
12
f.c.c结构中的间隙
正八面体间隙 位置： 数目：
正四面体间隙 位置： 数目：
大小： 大小：
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b.c.c结构中的间隙
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b.c.c结构中的间隙
扁八面体间隙 位置： 数目： 大小：
四面体间隙 位置： 数目：大小：
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h.c.p结构中的间隙