1-第一章 结晶学基础-2

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
结构: 结构:立方晶系 Na+配位数:6 配位数:
配位多面体: 配位多面体:八面体 [NaCl6]
无明显解理 碱土金属氧化物和过 渡金属二价氧化物
AX型晶体结构 CsCl结构 型晶体结构—CsCl 1)AX型晶体结构 CsCl结构
Cs+的配位数:8 配位数: 配位多面体: 配位多面体:立方体 立方晶系,Z=1,立方原始格子 立方晶系,Z=1,立方原始格子 CsBr、CsI、 具有相同的结构。 CsBr、CsI、NH4Cl 具有相同的结构。
性能: 性能:
较高的硬度,较高的熔点( ),是镁质耐火材料的 1.较高的硬度,较高的熔点(18900C),是镁质耐火材料的 主要组成。(原因:Mg主要组成。(原因:Mg-O和Si-O键都比较强) 。(原因 Si- 键都比较强) 2.没有显著的解理,成粒状。(结构中各方向上键力分布比较 2.没有显著的解理,成粒状。(结构中各方向上键力分布比较 没有显著的解理 。( 均匀) 均匀) 在上述结构中Mg 换成Ca 则生成γ 在上述结构中Mg2+换成Ca2+则生成γ-C2S和β-C2S。 γ-C2 S β-C2 S 配位数为6 具有镁质橄榄石结构; 配位数为6 ,具有镁质橄榄石结构; 配位数为6 配位数为6和8,单斜晶系具有介稳性、不稳定、 单斜晶系具有介稳性、不稳定、
3、链状结构
特点: 通过共用氧离子向一维方向延伸成链状。 特点:[SiO4]通过共用氧离子向一维方向延伸成链状。
可分成单链和双链: 可分成单链和双链: 单链:每个[SiO4]中有两个共用氧,[Si2O6]4单链:每个[SiO 中有两个共用氧, 双链: 两条相同的单链通过尚未共用的氧连接成带。 双链: 两条相同的单链通过尚未共用的氧连接成带。 1/2的 有三个O 被共用,1/2的 1/2的[SiO4]有三个O2-被共用,1/2的[SiO4]有两个 被共用,链与链之间通过M 键连接。 O2-被共用,链与链之间通过M-O键连接。
硅酸盐晶体结构类型
结构类型 岛状 [SiO4]共 共 用O2-数 0 1 组群状 2 2 链状 层状 架状 2,3 , 3 4 形状 四面体 双四面体 三节环 四节环 六节环 单链 双链 平面层 骨架 络阴离子 [SiO4]4[Si2O7]6[Si3O9]6[Si4O12]8[Si6O18]12[Si2O6]4[Si4O11]6[Si4O10]4[SiO2] [(AlxSi4-x)O8]x1:2 1:3 4:11 4:10 1:3 绿宝石Be 绿宝石 3Al2[Si6O18] 透辉石CaMg[Si2O6] 透辉石 透闪石 Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2 滑石Mg 滑石 3[Si4O10](OH)2 石英SiO2 石英 钠长石Na[AlSi3O8] 钠长石 Si:O 1:4 2:7 实 例 镁橄榄石Mg 镁橄榄石 2[SiO4] 硅钙石Ca 硅钙石 3[Si2O7] 蓝锥矿BaTi[Si3O9] 蓝锥矿
第一章 晶体结构
1. 结晶化学基本理论 2. 典型无机化学物晶体结构 3. 硅酸盐晶体结构 4. 材料的结构演变
第二节 典型无机化合物晶体结构
1)AX型晶体结构 ) 型晶体结构 2)AX2型晶体结构 ) 3)A2X3型晶体结构 ) 4)ABO3型晶体结构 ) 5)AB2O4型晶体结构 ) 6)晶体结构参数和晶型的关系 )
桥氧:两个[SiO 之间共用的氧离子(非活性氧); 桥氧:两个[SiO4]之间共用的氧离子(非活性氧); 非桥氧:只供一个[SiO 活性氧)。 非桥氧:只供一个[SiO4]用(活性氧)。
[Si2O7]
[Si3O9]
[Si4O12]
[Si6O18]
代表矿物:绿宝石、堇青石。 代表矿物:绿宝石、堇青石。 绿宝石:化学式: ],六方晶系 Z=2。 六方晶系, 绿宝石:化学式:Be3Al2[Si6O18],六方晶系,Z=2。 基本结构单元:六个[SiO 形成的六节环。 基本结构单元:六个[SiO4]形成的六节环。六节环之 间靠Al3+和Mg2+相连 间靠Al 堇青石:化学式: 堇青石:化学式: Mg2Al3[AlSi5O18],即 2MgO · 2Al2O3 · 5SiO2
结构式
与硅氧团连接的金属离子,硅氧团,结构水 层间水 与硅氧团连接的金属离子,硅氧团,结构水·层间水
钾长石: K[AlSi2O8] 高岭土:Al2[Si2O5](OH)4 多水高岭土: Al2[Si2O5](OH)4·nH2O
基本结构单位 硅氧四面体和铝氧八面体
硅酸盐晶体结构的特点
硅酸盐的基本单元是[SiO 四面体. 1、硅酸盐的基本单元是[SiO4]四面体. Si- 键不是纯离子键, 2、Si-O 键不是纯离子键,有相当的共价键成分 3、[SiO4]四面体孤立存在或共顶联接。 四面体孤立存在或共顶联接。 硅酸盐晶体中会发生同晶取代现象。 4、硅酸盐晶体中会发生同晶取代现象。
Ca2+的配位数:8 的配位数: 配位多面体: 配位多面体:立方体 Ca2+立方最紧密堆积,F –四面体空隙 立方最紧密堆积, 反萤石结构-- 反同形体,Na2O,Li2O 反萤石结构-- 反同形体, ,
CaF2 的晶体结构
2)AX2型晶体结构—TiO2(金红石)型结构 ) 型晶体结构 金红石)
结构:四方晶系,Z=2, 结构:四方晶系,Z=2,四方原
双 链
1. 星叶石中 4O12] 轴线部分实为单链,其余为双四面体 星叶石中[Si 轴线部分实为单链, 2. 硬硅钙石中 6O17]通过一个硅灰石通过二次轴的旋转而得 硬硅钙石中[Si 通过一个硅灰石通过二次轴的旋转而得 3. 闪石中 4O11]通过一个辉石单链镜面的反映成双而得 闪石中[Si 通过一个辉石单链镜面的反映成双而得 一半的[SiO4]为[AlO4]所代替 4. 夕线石中 夕线石中[AlSiO5]一半的 一半的 为 所代替
4)ABO3型晶体结构 ) 型晶体结构—CaTiO3(钙钛矿)型 钙钛矿)
立方原始格子 Ca2+的配位数:12, Ti4+的配位数:6 配位多面体:立方八面体
4)ABO3型晶体结构 钛铁矿(FeTiO3) ) 型晶体结构—钛铁矿(
铌酸锂( 铌酸锂(LiNbO3)
电光效应
5)AB2O4型晶体结构 ) 型晶体结构—MgAl2O4(尖晶石 型 尖晶石)型 尖晶石 MgAl2O4
Mg2+:配位数:4, 配位多面体:四面体 Al3+:配位数:6, 配位多面体:八面体 MgAl2O4的晶体结构
练习: 练习:
属于反萤石结构, (1)碱金属氧化物 2O属于反萤石结构,其中 )碱金属氧化物Na 属于反萤石结构 O2-位于立方晶胞的顶点及面心位置,Na+位于将 位于立方晶胞的顶点及面心位置, 立方晶胞切割成八个小立方体后的小立方体的体心 位置。据此说明 的配位数各为多少? 位置。据此说明Na+和O2-的配位数各为多少?按 照鲍林规则计算O 的电价是否饱和? 照鲍林规则计算 2-的电价是否饱和?
硅酸盐的化学组成
主要成分是SiO 结晶水; 主要成分是SiO2,Al2O3和结晶水; 含有少量碱金属氧化物(K O); 含有少量碱金属氧化物(K2O,Na2O); 碱土金属氧化物(CaO,MgO); 碱土金属氧化物(CaO,MgO); (CaO 着色氧化物(Fe 着色氧化物(Fe2O3,TiO2) 等。
第一章 晶体结构
1. 结晶化学基本理论 2. 典型无机化学物晶体结构 3. 硅酸盐晶体结构 4. 材料的结构演变
3. 硅酸盐晶体结构 硅酸盐化学组成的表示方法 硅酸盐晶体结构的特点 硅酸盐晶体结构类型
硅酸盐矿物在自然界中分布极为广泛, 硅酸盐矿物在自然界中分布极为广泛, 已知的硅酸盐矿物有600多种, 已知的硅酸盐矿物有600多种,约占已知矿 600多种 物种的1/4,占地壳岩石圈总质量的85%。 物种的1/4,占地壳岩石圈总质量的85%。 1/4 85% 在硅酸盐结构中,每个Si原子一般为四 在硅酸盐结构中,每个Si原子一般为四 Si 个O原子包围,构成[SiO4]四面体,即硅氧 原子包围,构成[SiO 四面体, 骨干,它是硅酸盐的基本结构单元。 骨干,它是硅酸盐的基本结构单元。
矿物代表: 矿物代表: 单链: 透辉石、顽火辉石。 单链:辉石类硅酸盐 如透辉石、顽火辉石。 双链: 如透闪石。 双链:角闪石类 如透闪石。 性能:具有柱状或纤维状解理(链内Si性能:具有柱状或纤维状解理(链内Si-O键比链间 Si M-O键强得多)。 键强得多)。
描述晶体结构的方法: 描述晶体结构的方法: 坐标系方法: 坐标系方法:给出单位晶胞中各个质点的空间 坐标 以球体紧密堆积的方法描述晶体结构 以配位多面体及其连接方式描述晶体结构
1)AX型晶体结构 ) 型晶体结构 NaCl CsCl ZnS(闪) 闪 ZnS(纤) 纤
AX型晶体结构 NaCl结构 型晶体结构—NaCl 1)AX型晶体结构 NaCl结构
始格子, 始格子, 配位数分别为6 配位数分别为6和3。
SnO2,MnO2,PbO2
3)A2X3型晶体结构 )
3)A2X3型晶体结构 ) 型晶体结构—α-Al2O3(刚玉)型结构 刚玉) 结构:三方晶系,Z=6,4。 02-六方最紧密堆积,Al3+2/3八面体空隙 同结构的有:Fe2O3、Cr2O3、Ti2O3、V2O3
钾长石: K2O·Al2O3·SiO2·2H2O;K[AlSi2O8] 高岭土:Al2O3·2SiO2·2H2O;Al2[Si2O5](OH)4 多水高岭土:Al2O3·2SiO2·2H2O+nH2O Al2[Si2O5](OH)4·nH2O 氧化物式 结构式
氧化物式 低价氧化物 高价氧化物 SiO2 结构水 +层间水 层间水 钾长石: K2O·Al2O3·SiO2·2H2O; 高岭土:Al2O3·2SiO2·2H2O; 多水高岭土:Al2O3·2SiO2·2H2O+nH2O
1、岛状结构 、 特点: 在结构中以孤立状态存在, 特点:[SiO4]在结构中以孤立状态存在,[SiO4]之间 在结构中以孤立状态存在 之间 没有共用氧。 没有共用氧。 代表矿物: 代表矿物: 镁橄榄石、红柱石、 S、 S。 镁橄榄石、红柱石、γ-C2S、β-C2S。 镁橄榄石: 镁橄榄石: 化学式: 正交晶系, 化学式: Mg2[SiO4], 正交晶系, Z=4 。
(100)面投影图 100)
O2-近似于六方密堆积 ,单位晶 胞内有16个八面体空隙和32 16个八面体空隙和32个四 胞内有16个八面体空隙和32个四 面体空隙, 填充1/2 1/2八面体空 面体空隙,Mg2+填充1/2八面体空 填充1/8四面体空隙, 1/8四面体空隙 隙,Si4+填充1/8四面体空隙, 电价饱和。 O2+电价饱和。
CsCl的晶体结构 的
AX型晶体结构 立方ZnS 闪锌矿) 型晶体结构—立方ZnS( 1)AX型晶体结构 立方ZnS(闪锌矿)结构
结构:立方晶系,Z=4,立方面心格子,配位
数都是4。同Βιβλιοθήκη 构的有:β-SiC、GaAs.AX型晶体结构 六方ZnS 纤锌矿) 型晶体结构—六方ZnS( 1)AX型晶体结构 六方ZnS(纤锌矿)结构
结构:简单六方点阵, 结构:简单六方点阵, Z=2,配位数=4。 配位数=4 Z=2,配位数=4。 同结构的有:BeO、 同结构的有: 、 ZnO、AlN. 、 .
热释电 性能
2)AX2型晶体结构 ) CaF2型 金红石
2)AX2型晶体结构 ) 型晶体结构—CaF2(萤石 型结构 萤石)型结构 萤石
活性大。 活性大。
2、组群状结构
特点: 以两个、三个、 特点:[SiO4]以两个、三个、四个或六个通过共用氧连接成
硅氧四面体群, 硅氧四面体群,这些群体之间由其它阳离子按一定的配位方式 把它们连接起来。 把它们连接起来。
12基本结构单元:[Si2O7]6- [Si3O9]6- [Si4O12]8- [Si6O18]12基本结构单元:
H2O存在,不参与组成晶体结构 存在, 存在 吸附水 无固定含量 100-110℃ ℃ OH-存在,参与组成晶体结构 存在, 结构水 固定含量 化合水 600-1000℃,晶体结构完全破坏 ℃
层间水
H2O存在,参与组成晶体结构 存在, 存在 含量有一波动范围(吸水膨胀 吸水膨胀) 含量有一波动范围 吸水膨胀 110℃ ℃
相关文档
最新文档