晶 体 结 构

二、组群状结构
由两个、三个、四个或六个[SiO4]通过共用氧相 连的硅氧四面体群体，分别称为双四面体、三节环 、四节环、六节环，这些群体在结构中单独存在， 由其他阳离子连接起来。 双四面体 Si:O=2:7 三、四、六节环 Si:O=1:3 绿宝石Be3Al2 [Si6O18] 六个[SiO4]通过共用氧相连形成的六节环，六节 环之间是靠Al3+和Be2+相连。 Al3+的配位数为6，构 成Al-O八面体 ， Be2+的配位数为4，构成Be-O四面 体。
①
②
③
Ca2+按面心立方分布，即占据晶胞的八 个角顶和六个面心。 F-配位数为4 F-的填充率P=1 ，F-填充于Ca2+构成的 全部四面体空隙之中。
空间格子： Ca2＋位于立方面心的结点位置，F-位 于立方体内八个小立方体的中心，即Ca2＋ 按立 方紧密堆积的方式排列， F-充填于全部四面体 空隙中。 配位数： CN＋＝8；CN－＝4 多面体： 简单立方体 连接形式： 〔CaF8〕之间以共棱形式连接 属于萤石结构的晶体有： BaF2；PbF2；CeO2；ThO2；UO2；低温 ZrO2（扭曲、变形）
MgAl2O4（尖晶石）型结构
①
②
O2-作面心立方紧密排列； Mg2+进入四面体空隙，占有四面体空隙 的1/8；Al3+进入八面体空隙，占有八面 体空隙的1/2。
第一节 典型无机化合物晶体结构
α-ZnS型结构
六方紧密堆积
TiO2型结构
α-Al2O3型结构
第一节 典型无机化合物晶体结构
α-ZnS （纤锌矿）型结构
第一节
典型无机化合物晶体结构
NaCl型结构 -ZnS型结构
CaF2型结构
面心立方紧密堆积
CaTiO3型结构
MgAl2O4型结构
NaCI型结构
(矿物名称：石盐)
第一节
典型无机化合物晶体结构
NaCl型结构
①
②
③
Cl-按面心立方紧密堆积形式排列,即Cl占据晶胞的八个角顶和六个面心。 r+/ r- =0.639，Na+的配位数为6， Na+ 填充于八面体空隙之中。 Na+填充率P=1，填充全部八面体空隙， 即分布于晶胞的体心及12条棱的中心。
连起来，向三维空间无限发展的骨架状结 构称为架状结构。 Si：O=1：2 石英晶体结构
石英架状结构
长 石 架 状 结 构
三、链状结构
[SiO4]之间通过桥氧相连，在一维方向无限延 伸的链状结构，称为单链。 在单链中，每个[SiO4]中有两个为桥氧，化学 式[Si2O6]n4n- ，Si:O=1:3。 两条相同的单链通过尚未公用的氧连起来向一 维方向延伸的带状结构称为双链。 双链结构中，一半[SiO4]有两个桥氧，一半 [SiO4]有三个桥氧，化学式[Si4O11]n6n-， Si:O=4:11
第二节 硅酸盐晶体结构
● 岛状结构
● 组群状结构 ● 链状结构
● 层状结构
● 架状结构
一、岛状结构
在硅酸盐晶体结构中，[SiO4]以孤立状态存在， [SiO4]之间通过其他阳离子连接起来,这种结构称 为岛状结构。 Si:O=1:4 镁橄榄石Mg2[SiO4] 氧离子近似六方紧密堆积排列，硅离子填充于四 面体空隙之中，填充率为1/8；镁离子填充于八面 体空隙之中，填充率为1/2。 [SiO4]是以孤立状态 存在，它们之间通过Mg2+连接起来。
透辉石CaMg[Si2O6] 链之间则由Ca2+和Mg2+相连， Ca2+
的配位数为8，Mg2+的配位数为6。
四、层状结构
[SiO4]之间通过三个桥氧相连，在二维平面 无限延伸构成的硅氧四面体层。 在硅氧层中，通过三个桥氧相互连接，形成 向二维方向无限发展的六边形网络，称硅氧四 面体层，其结构基元为[Si4O10] 。化学式 [Si4O10]n4n- ，Si:O=4:10 。 非桥氧一般由Al3+、Mg3+、Fe3+等阳离子相连 ，它们的配位数为6，构成[AlO4]、[MgO6]等 ，形成铝氧八面体层或镁氧八面体层。
高岭石结构
化学式为Al 4[Si4O10](OH)8,高岭石的结构为1：1型
，晶体结构由一层四面体层与一层八面体层相连。在 八面体层中， Al3+的配位数为6，与四个OH-和两个 O2-相连，Al3+填充了八面体空隙的2/3，八面体层称 二八面体型。
五、架状结构
硅氧四面体之间通过四个顶角的桥氧
S2-离子呈立方最紧密堆积. 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
属于闪锌矿型结构晶体有：β－SiC；GaAs；AlP；InSb等。
萤石型结构 (化学式：CaF2)
第一节 典型无机化合物晶体结构
CaF2（萤石）型结构
钙钛矿型结构
第一节 典型无机化合物晶体结构
CaTiO3（钙钛矿）型结构
①
② ③
O2-和Ca2+的半径相近，共同构成面心立方堆 积， Ca2+占据晶胞八个顶角的位置， O2-占据 六个面心的位置。 Ti4+配位数为6，Ti4+填充于八面体空隙。 填充率P=1/4。
Ca2+ O2-
Ti
4+
第一节 典型无机化合物晶体结构
第一节 典型无机化合物晶体结构
反萤石型结构
碱金属元素的氧化物R2O，硫化物R2S等A2X型化合
物为反萤石型结构，它们的正负离子位置刚好与萤
石结构中的相反，即碱金属离子占据F－离子的位置
，O2-或其它负离子占据Ca2+的位置。这种正负离子
位置颠倒的结构，叫做反同形体。
配位数：CN＋＝4；CN－＝8 属于反萤石结构的晶体有： Li2O；Na2O；K2O等
第二节 硅酸盐晶体结构
硅酸盐晶体结构特点： 1、[SiO4]是硅酸盐晶体结构的基础； 2、硅酸盐结构中的Si4+之间不存在直接的 键而是通过O2-来实现键的连接； 3、[SiO4]的每一个顶点，即O2-最多只能为 两个[SiO4]所共用； 4、两个相邻[SiO4]的之间可以共顶而不以 共棱共面连接。
Structure of NaCl
• Close-packed directions
化学式为：NaCI
CI－
Na+
NaCl型结构

CI-离子按立方最紧密堆积方式堆积，Na+离子 充填于全部八面体空隙。

Na+ 离子的配位数是6，构成Na-CI八面体。 NaCI结构是由Na-CI八面体以共棱的方式相连 而成同结构晶体有：MgO、CaO、SrO、BaO 、FeO、CoO。
第二章 晶 体 结 构
第一节
典型无机化合物晶体结构
具有紧密堆积形式的晶体结构分析步骤： １、阴离子堆积方式——阴离子以面心立方 形式堆积，则构成晶胞的阴离子占据立方体 的八个角顶和六个面心的位置。
２、根据r+/ r-值，确定阳离子的配位数。 r+/ r- =0.225~0.414之间，n=4 r+/ r- =0.414~0.732之间，n=6
第一节
典型无机化合物晶体结构
３、阳离子在四面体或八面体空隙中的填充率（P）

阳离子填充于全部八面体空隙，填充率P=1，即阳
离子分布于晶胞的体心与12条棱的中心；

阳离子填充于全部四面体空隙，填充率P=1/2，即
阳离子分布于晶胞八个顶角的四面体空隙的四个位
置。
第一节
典型无机化合物晶体结构
一、面心立方紧密堆积 具有紧密堆积形式的晶体结构分析步骤： １、阴离子堆积方式——阴离子以面心立方 形式堆积，则构成晶胞的阴离子占据立方体 的八个角顶和六个面心的位置。 ２、根据r+/ r-值，确定阳离子的配位数。 r+/ r- =0.225~0.414之间，n=4 r+/ r- =0.414~0.732之间，n=6
第一节 典型无机化合物晶体结构
α- Al2O3（刚玉）型结构


O2-按近似六方紧密堆积；
Al3+填充在八面体空隙的2/3；
填充率P=2/3。
第一节 典型无机化合物晶体结构
α- Al2O3（刚玉）型结构
刚玉硬度非常大，为莫氏硬度9级，熔点高 达2050℃，这与Al-O键的牢固性有关。Al2O3是高绝缘无线电陶瓷和高温耐火材料中 的主要矿物。刚玉质耐火材料对PbO2，B2O3 含量高的玻璃具有良好的抗腐蚀性能。


S2-作六方紧密堆积。 Zn2+ 的配位数为4 ， Zn2+填入半数的四面 体空隙中。 填充率P=1/2 。
第一节 典型无机化合物晶体结构
TiO2（金红石）型结构


O2-离子作变形的六方最紧 Nhomakorabea堆积； Ti4+离子的配位数是6， Ti4+ 填充八面体 空隙的1/2。 填充率P=1/2 。
NaCl结构〔NaCl6〕八面体的连接方式
CI－
Na+
闪锌矿型结构 (化学式：β－ZnS)
第一节 典型无机化合物晶体结构
-ZnS（闪锌矿）型结构
① ②
③
S2-按面心立方排列，即S2- 分布于八个角顶 ，六个面心。 Zn2+的实际配位数为4 ， Zn2+ 离子交错地填 充于8个小立方体的体心，即Zn2+填充于四 面体空隙。 Zn2+的填充率P=1/2，分别占据面心立方晶 胞八个顶角部位的四个四面体空隙 ，即Zn2+ 填充于四面体空隙的1/2。