固体无机化学第二--资料.ppt
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晶体学（Crystallography） 解析晶体结构的方法。
2.1.1 晶体结构的描述
（1）密堆积方法 （2）多面体方法 （3）球棍方法
1. 密堆积方法 (1) 六方密堆积结构(hcp)： …ABABAB… (2) 立方密堆积结构(ccp)： …ABCABCABC…
配位数： 12
晶胞单元： （1）立方密堆积结构(ccp)：面心立方
ZnS, wurtzite
CdI2 TiO2, rutile Al2O3 Mg2SiO4, olivine β-Li3PO4 γ-Li3PO4 CaTiO3, perovskite
Alቤተ መጻሕፍቲ ባይዱBr6 密堆积表示
合金储氢
2. 多面体表示
1、鲍林（Pauling）规则
（1）第一规则：在正离子周围形成负离子配位多面体，正负离子 的距离是离子半径之和，配位数决定于半径比。
（2）六方密堆积结构(hcp)：每个单胞含两 个球体 – (0, 0, 0), (1/3, 2/3, 1/2)
密度：
密堆积：74.05%的体积被球体所占据
体心立方：68.02%
c.c.p.密堆积
c.c.p. h.c.p.
四面体和八面体间隙位置
具有密堆积结构的材料 (1) 金属 (2) 合金 (3) 离子结构 (4) 共价网状结构 (5) 分子结构
（2）电价规则：在一稳定的离子结构中，每一负离子的电价等于 或近乎等于从邻近的正离子至该负离子的各静电键强度s的总和: z si, 而si = (z+i)/ui, z为离子的电荷数, ui为电荷为zi的正离子周围的 负离子配位数，i是某一负离子和它周围正离子形成的静电键的数 目。
（3）第三规则：在一配位结构中，配位多面体间倾向于不公用边， 特别是不公用面。
共顶、共边：同时包含共享顶点和边的四面体的结构报道很少。
（2）由纯八面体构成的结构
A) 一个八面体具有6个顶点、十二条边、八个面， 可共享的点、边、面均比四面体多
第二章 固体的结构和表征
2.1 固体的结构
晶体结构： 在三维空间由原子按一定排列的空间结构重复 单元组成。
无定型结构：原子或离子在三维空间上排列没有规律性和 周期性，呈杂乱堆积的状态； 无机玻璃、凝胶、非晶态半导体、无定形碳等
液晶结构： 具有流动性的液态物质在结构上仍保存着一维 或二维有序排列，从而在物理性质上呈现各向 异性，形成介于晶体和液体之间的过渡状态。
（4）第四规则：在结构中有多种正离子时，高价低配位数的正离 子配位多面体之间倾向于不公用几何元素。
（5）第五规则：在结构中实质上不同的原子种类数一般趋向于尽 量少。
鲍林第三规则：
共享多面体边， 特别是共享面的 存在，将降低结 构的稳定性。
2、由四面体、八面体组成的结构
（1）由纯四面体构成的结构 共顶：4个顶，AX4，最大A…A = 2 AX，
Body centred cubic, a
Fe 2.8664 Cr 2.8846 Mo 3.1469 W 3.1650 Ta 3.3026 Ba 5.019
Table 2.2 Some close packed structures
Interstitial sites
Anion arrangement c.c.p.
T+
T-
Oct
-
-
1
1
-
-
1/8 1/8 1/2
-
-
1/2
1
-
-
-
-
1/3
1
1
-
h.c.p. c.c.p.’CaO3’layers
-
-
1
1
-
-
-
-
1/2
-
-
1/2
-
-
2/3
1/8 1/8 1/2
1
-
-
1/2 1/2 -
-
-
1/4
Examples
NaCl, rock salt
ZnS blende
MgAl2O4, spinel CdCl2 CuFeS2 CrCl3 K2O antifluorite NiAs
Cubic close packed, a
Cu 3.6147 Ag 4.0857 Au 4.0783 Al 4.0495 Ni 3.5240 Pd 3.8907 Pt 3.9239 Pb 4.9502
Hexagonal close packed, a, c
Be 2.2856 3.5832 Mg 3.2094 5.2105 Zn 2.6649 4.9468 Cd 2.9788 5.6167 Ti 2.506 4.6788 Zr 3.312 5.1477 Ru 2.7058 4.2816 Os 2.7353 4.3191 Re 2.760 4.458
AX2
共享3个顶点
B，每个顶由三个四面体共享。如层状化合物AlOCl, GaOCl。 C，每个顶由四个四面体共享。如ZnS (Zinc Blende)。
由纯四面体构成的结构 共边：6个边，AX4，最大 A…A = 1.16 AX，
A-X-A = 66o – 70.5o 在离子性强的晶体中很难找到，例外如萤石（CaF2） 与反萤石结构（Li2O）。
晶格: 构成单元（点）在三维空间中周期性排列。 晶胞：晶格的重复单元，由三个结晶方向的平移矢量a,
b, c 和轴间夹角，， 定义。
七个晶系 14种空间点阵形式 + 32个晶体点群 == 230个空间群 加上自旋的操作，空间群总数1651。
晶体中可能存在的 对称元素
晶系及其特征对称元素
立方晶系 六方晶系 四方晶系 三方晶系 正交晶系 单斜晶系 三斜晶系
A-X-A = 102o16’ – 180o
A，每个顶由两个四面体共享。假定所有四面体都相同， 可能分子式有： A2X7（共享1个顶点） AX3（共享2个顶点） A2X5（共享3个顶点） AX2（共享4个顶点）
A2X7（共享1个顶点） AX3（共享2个顶点） A2X5（共享3个顶点） AX2（共享4个顶点）
4个对角线方向有三重轴 1个方向上有六重轴 1个方向上有四重轴 1个方向上有三重轴 3个互相垂直的二重轴、或2个互相垂直的对称面 1个二重轴或对称面 无
14种空间点阵形式
14种空间点阵形 式
32 种晶体点群
晶体化学（Crystal Chemistry） 研究的就是晶体的结构化学。包括晶体结构的描 述和分类，控制一定组分化合物的结构类型的因 素，某类晶体结构形成的条件，晶体结构与物理 或化学性质之间的联系。
2.1.1 晶体结构的描述
（1）密堆积方法 （2）多面体方法 （3）球棍方法
1. 密堆积方法 (1) 六方密堆积结构(hcp)： …ABABAB… (2) 立方密堆积结构(ccp)： …ABCABCABC…
配位数： 12
晶胞单元： （1）立方密堆积结构(ccp)：面心立方
ZnS, wurtzite
CdI2 TiO2, rutile Al2O3 Mg2SiO4, olivine β-Li3PO4 γ-Li3PO4 CaTiO3, perovskite
Alቤተ መጻሕፍቲ ባይዱBr6 密堆积表示
合金储氢
2. 多面体表示
1、鲍林（Pauling）规则
（1）第一规则：在正离子周围形成负离子配位多面体，正负离子 的距离是离子半径之和，配位数决定于半径比。
（2）六方密堆积结构(hcp)：每个单胞含两 个球体 – (0, 0, 0), (1/3, 2/3, 1/2)
密度：
密堆积：74.05%的体积被球体所占据
体心立方：68.02%
c.c.p.密堆积
c.c.p. h.c.p.
四面体和八面体间隙位置
具有密堆积结构的材料 (1) 金属 (2) 合金 (3) 离子结构 (4) 共价网状结构 (5) 分子结构
（2）电价规则：在一稳定的离子结构中，每一负离子的电价等于 或近乎等于从邻近的正离子至该负离子的各静电键强度s的总和: z si, 而si = (z+i)/ui, z为离子的电荷数, ui为电荷为zi的正离子周围的 负离子配位数，i是某一负离子和它周围正离子形成的静电键的数 目。
（3）第三规则：在一配位结构中，配位多面体间倾向于不公用边， 特别是不公用面。
共顶、共边：同时包含共享顶点和边的四面体的结构报道很少。
（2）由纯八面体构成的结构
A) 一个八面体具有6个顶点、十二条边、八个面， 可共享的点、边、面均比四面体多
第二章 固体的结构和表征
2.1 固体的结构
晶体结构： 在三维空间由原子按一定排列的空间结构重复 单元组成。
无定型结构：原子或离子在三维空间上排列没有规律性和 周期性，呈杂乱堆积的状态； 无机玻璃、凝胶、非晶态半导体、无定形碳等
液晶结构： 具有流动性的液态物质在结构上仍保存着一维 或二维有序排列，从而在物理性质上呈现各向 异性，形成介于晶体和液体之间的过渡状态。
（4）第四规则：在结构中有多种正离子时，高价低配位数的正离 子配位多面体之间倾向于不公用几何元素。
（5）第五规则：在结构中实质上不同的原子种类数一般趋向于尽 量少。
鲍林第三规则：
共享多面体边， 特别是共享面的 存在，将降低结 构的稳定性。
2、由四面体、八面体组成的结构
（1）由纯四面体构成的结构 共顶：4个顶，AX4，最大A…A = 2 AX，
Body centred cubic, a
Fe 2.8664 Cr 2.8846 Mo 3.1469 W 3.1650 Ta 3.3026 Ba 5.019
Table 2.2 Some close packed structures
Interstitial sites
Anion arrangement c.c.p.
T+
T-
Oct
-
-
1
1
-
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1/8 1/8 1/2
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1/2
1
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1/3
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h.c.p. c.c.p.’CaO3’layers
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1/2 1/2 -
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1/4
Examples
NaCl, rock salt
ZnS blende
MgAl2O4, spinel CdCl2 CuFeS2 CrCl3 K2O antifluorite NiAs
Cubic close packed, a
Cu 3.6147 Ag 4.0857 Au 4.0783 Al 4.0495 Ni 3.5240 Pd 3.8907 Pt 3.9239 Pb 4.9502
Hexagonal close packed, a, c
Be 2.2856 3.5832 Mg 3.2094 5.2105 Zn 2.6649 4.9468 Cd 2.9788 5.6167 Ti 2.506 4.6788 Zr 3.312 5.1477 Ru 2.7058 4.2816 Os 2.7353 4.3191 Re 2.760 4.458
AX2
共享3个顶点
B，每个顶由三个四面体共享。如层状化合物AlOCl, GaOCl。 C，每个顶由四个四面体共享。如ZnS (Zinc Blende)。
由纯四面体构成的结构 共边：6个边，AX4，最大 A…A = 1.16 AX，
A-X-A = 66o – 70.5o 在离子性强的晶体中很难找到，例外如萤石（CaF2） 与反萤石结构（Li2O）。
晶格: 构成单元（点）在三维空间中周期性排列。 晶胞：晶格的重复单元，由三个结晶方向的平移矢量a,
b, c 和轴间夹角，， 定义。
七个晶系 14种空间点阵形式 + 32个晶体点群 == 230个空间群 加上自旋的操作，空间群总数1651。
晶体中可能存在的 对称元素
晶系及其特征对称元素
立方晶系 六方晶系 四方晶系 三方晶系 正交晶系 单斜晶系 三斜晶系
A-X-A = 102o16’ – 180o
A，每个顶由两个四面体共享。假定所有四面体都相同， 可能分子式有： A2X7（共享1个顶点） AX3（共享2个顶点） A2X5（共享3个顶点） AX2（共享4个顶点）
A2X7（共享1个顶点） AX3（共享2个顶点） A2X5（共享3个顶点） AX2（共享4个顶点）
4个对角线方向有三重轴 1个方向上有六重轴 1个方向上有四重轴 1个方向上有三重轴 3个互相垂直的二重轴、或2个互相垂直的对称面 1个二重轴或对称面 无
14种空间点阵形式
14种空间点阵形 式
32 种晶体点群
晶体化学（Crystal Chemistry） 研究的就是晶体的结构化学。包括晶体结构的描 述和分类，控制一定组分化合物的结构类型的因 素，某类晶体结构形成的条件，晶体结构与物理 或化学性质之间的联系。