1.2 典型的无机化合物晶体结构.ppt

第二节 典型的无机化合物晶体结构 何谓典型结构？ 能代表一类物质结构特征的晶体结构称之 根据哥希密特定律： 组成物质结构的质点的数量关系相同、大小相近、极化性能相近的物质则可以有相同的结构类型称为等结构。等结构是指化学组成完全不同，但具有相同的晶体结构的现象（指空间群相同、轴率相同或相似的现象） 本节主要围绕以下几个方面进行教学： 1、描述晶体结构的方法 2、各类典型晶体结构的主要特征 3、晶体结构与组成—性能之关系 4、同质多晶现象 一、金刚石结构与石墨结构 （一）描述晶体结构的方法有以下几种: 1、点坐标法 优点：可清楚的了解各质点在空间的位置及相互关系。 缺点：如果质点数多，则表示起来较困难较复杂。 2、投影法—也叫标高法 优点：可了解质点在该结构中的排列特点。 3、多面体的连接方式 （二）金刚石结构与石墨结构的不同 形成条件：金刚石—面心立方；石墨—立方层状 性能：金刚石—超硬、导热。石墨—导电、润滑、电极。 二、NaCl型结构 立方面心格子 r+/r-=0.59/1.81=0.524 在0.414~0.732之间正八面体配位，配位数6 结构特点： ①属于立方晶系； ②Na和Cl之间为比较典型的离子键； ③配位数为6：6; ④Na占据全部的八面体空隙； ⑤每个晶胞有NaCl分子4个。 NaCl型结构的氧化物很多，如：MgO，SrO，BaO，MnO等，这些氧化物的熔点都很高。 1、Na离子，Cl离子顶点位置 图1 2、NaCl晶体结构的晶胞 图2 3、Na离子处于八面体空隙 图3 三、CsCl型结构 r+/r-=1.69/1.81=0.733 在0.732~1.00之间立方晶胞 Cl－位于顶角 Cs+位于中心 CN＝8，晶报分子数1 看作：由Cs +和Cl －各对应一套立方原始格子沿体对角线方向相套而成 结构特点： ①立方晶系；②离子键；③配位数为8：8；④Cs和Cl离子各成简单立方格子，以（a+b+c）1/2相穿插构成。 属于这一类的化合物还有： CsBr、CsI、NH4I 四、ZnS结构 ZnS两种变体：立方结构、六方结构 R+/R-~0.225～0.414； CN＝4 一般共价键强的化合物倾向形成立方ZnS结构（ZnSe、BeS）；氧化物倾向形成六方ZnS结构（ZnO、BeO） 五、萤石型CaF2结构 结构特点： ①立方晶系； ②离子键； ③Ca配位数为8；F，配位数为4； ④面心立方格子，Ca一套，F两套，F占据全部的四面体空隙，Ca处于小立方体中心； ⑤一个晶胞中有4CaF2分子，立方体之间共棱相连； ⑥晶胞中心存在巨大的空隙，这种结构有利于离子的迁移。 属于这类结构的化合物有：BaF2、PbF2、SrF2、ZrF2、UO2、CeO2、ThO2等。 应用：由于萤石型结构的化合物中存在较大的空隙，质点易于移动，所以萤石在硅酸盐工业中是常用的辅助性原料。如陶瓷中用作熔块釉中的溶剂。 反萤石型结构： 结构与萤石型形同，但正负离子与CaF2中阴阳离子的位置相反，这类化合物叫做反萤石型结构。如：Na2O、K2O、Na2S、K2S等。此类化合物的共同特点：熔点低，常作助溶剂。 七、α-Al2O3刚玉型结构 结构特点： ①三方晶系； ②Al配位数为6，O为4； ③O六方堆积，Al填充2/3八面体空隙； ④[AlO6]八面体之间是共面的； ⑤Al在结构中分布有三种方式，如图 ； ⑥各层的八面体是错开的，Al相互间距拉大，故结构稳定，Al在某一层与另一层间重复是在第13层以后，O是ABAB排列，以OA、OB表示第一第二层，氧与铝的排列次序为：OAAlDOBAlEOAAlFOB…… ⑦Al-O静电强度为1/2，离子健力强，刚玉熔点高，莫氏硬度为9，机械强度高，晶体结构紧密。 ⑧刚玉制品对酸碱都有良好的抵抗能力，特别是高温材料。 八、CaTiO3钙钛矿型结构 九、镁铝尖晶石型结构（AB2O4） A为2价离子、B为3价离子。 结构特点： ①O做面心立方堆积，Mg进入四面体空隙，而Al占据八面体空隙；②晶胞中有8各AB2O4分子。因此无论是四面体空隙还是八面体空隙都没有被填满；③Mg填的1/8四面体空隙，Al填的1/2八面体空隙。 应用：该结构离子键力均较强，因此结构非常稳定，化学性质稳定，熔点高，硬度大。陶瓷颜料往往以尖晶石晶体作为载色母体—即尖晶石型颜料。 反尖晶石结构：B(AB)O3 正尖晶石：A都填入四面体空隙；B都填入八面体空隙。 反尖晶石：A填入八面体空隙，B一半填入四面体空隙，一半填入八