晶体的典型结构类型.ppt

配位关系的分析:可以看出:Ca的CN=12Ti的CN=6O的CN=2+4=6第61页,共82页，星期六，2024年，5月结构的描述（1）钙钛矿在高温时属立方晶系，在降温时，通过某个特定 温度后将产生结构的畸变使立方晶格的对称性下降.（2）CaTiO3为离子晶体（3）Ca的CN=12Ti的CN=6O的CN=2+4=6（4）CaTiO3的结构可看成O2-和半径较大的Ca2+离子共同组成立方紧密堆积，Ti4+离子充填于1/4的八面体空隙中。其Z=4（5）结点坐标为：Ca2+000，001，010，100，110，011，101，111O2-01/21/2，1/201/2，1/21/20，11/21/2，1/211/2 ，1/21/21Ti4+1/21/21/2（6）立方面心格子第62页,共82页，星期六，2024年，5月若以rA代表ABO3型结构中离子半径较大的A离子半径，rB代表离子半径较小的B离子半径。rO代表氧离子半径，在钙钛矿结构中，这三种离子半径之间存在如下的几何关系：rA+rO＝(rB+rO)第63页,共82页，星期六，2024年，5月经实际晶体的测定发现，AB离子的半径都可以有一定范围的波动。只要满足下式即可。rA+rO＝t(rB+rO)其中ｔ为容差因子，其值为0.77一1.10，钙钛矿结构都能稳定。由于钙钛矿结构中存在这个容差因子，加上A、B离子的价数不一定局限于二价和四价，因此，钙钛矿结构所包含的晶体种类十分丰富，属于钙钛矿型结构的主要晶体大约有30余种。第64页,共82页，星期六，2024年，5月钛酸钡第65页,共82页，星期六，2024年，5月第66页,共82页，星期六，2024年，5月第67页,共82页，星期六，2024年，5月BaTiO3结构与铁电性能如上图示，在稍高于393K时，钛酸钡晶体中晶胞长度a=0.401nm，钛离子和氧离子的中心距离是0.2005nm，而钛氧的半径之和是0.196nm，这说明钛氧离子之间还有0.0045nm的间隔，也就是说氧八面体空隙要比钛离子大。第68页,共82页，星期六，2024年，5月当钛离子发生位移向某一氧离子靠近时，使氧离子也向钛离子靠拢并发生强烈的电子位移极化，而氧离子极化后所形成的电场又反过来促使钛离子进一步位移，使钛离子在一定条件下在新的位置上稳定下来，从而使单元晶胞中正负电荷不重合，产生偶极矩。与此同时，在这个小区域内的晶胞外形发生变化，晶胞沿钛离子位移向伸长，而其它两个方向略缩短。原来在393K以上是立方晶系，到393K以下有一轴伸长，而成为四方晶系。第69页,共82页，星期六，2024年，5月应用钙钛矿型结构在高温时属于立方晶系，在降温时，对称性下降。如果在一个轴向发生畸变(C轴略伸长或缩短)，就由立方晶系变为四方晶系；如果在两个轴向发生畸变，就变为正交晶系；若不在轴向而是在体对角线[111]方向发生畸变，就成为三方晶系菱面体格子。这三种畸变，在不同组成的钙钛矿结构中都可能存在。由于这种畸变，使一些钙钛矿结构的晶体产生自发偶极矩，成为铁电和反铁电体。从而具有介电和压电性能，这一性质在现代材料研究中已得到了广泛的应用。第70页,共82页，星期六，2024年，5月方解石型结构化学式：CaCO3第71页,共82页，星期六，2024年，5月晶体结构：三方晶系；Z＝4，L33L23PC空间格子：〔CO3〕2－按近似于立方密堆积的形式排列，变 形后，形成菱形面心格子。第72页,共82页，星期六，2024年，5月配位数：CN＋＝6；CN＋＝3性质：H＝3，透明（冰州石）—半透明，D＝2.6， 同结构的晶体：Ca2＋可被Mn2＋、Fe2＋、Sr2＋、Pb2＋、Ba2＋代 替，形成类质同像。 Na－ClCa－CO3沿L3压扁至101°55′变形CaCO3结构第73页,共82页，星期六，2024年，5月尖晶石型结构化学式