晶体结构-无机化合物-硅酸盐教学课件.ppt

2.4 单质晶体结构;常见面心立方的金属有Au、Ag、Cu、Al、γ-Fe、Ni等二十多种。坐标为［0，0，0］、［0,1/2,1/2］等，晶胞中所含原子数为4。 常见体心立方的金属有α－Fe、β－Ti、Cr、W等三十多种。坐标为［0，0，0］、［1/2,1/2,1/2］。原子数为2。 常见密排六方的金属有Be、Zn、Mg、α-Ti等二十多种。坐标为［0，0，0］、［1/3,2/3,1/2］或［2/3,1/3,1/2］，原子数为6。 ;（2）金属中原子紧密堆积的化学基础;（3）金属原子形成晶体时结构上的差异;（4）金属键的结构特征及金属的特性 A、金属或合金在组成上不遵守定比定律 B、金属或合金在力学性能上表现出良好的塑性和延展性 金属晶体为韧性材料;非金属晶体为脆性材料。;2.4.2　非金属元素单质的晶体结构 A、惰性气体元素的晶体 惰性气体在低温下，形成面心立方或六方密堆晶体。范德华键。 B、其他非金属元素单质的晶体结构 根据休谟－偌瑟瑞（Hume-Rothery）规则：如果某非金属元素的原子能以单键与其他原子共价结合形成单质晶体，则每个原子周围共价单键的数目为8减去元素所在周期表中的族数（m或n），即共价单键数目为（8-m）。此规则亦称为（8-m）规则。 ;2.5　无机化合物结构;2.5.1　AX型结构 AX型结构主要有CsCl、NaCl、ZnS、NiAs等类型的结构，其键性主要是离子键，其中前二者是典型的离子晶体，ZnS带有一定的共价键成分，是一种半导体材料。 ;晶格能正比于A（马德隆常数）反比于正负离子之间的距离r0。A随化学式中原子数的增加而增大，当化学式中原子数相同时，配位数较高的结构的A值较大。 ;* ;* ;* ;* ;* ;* ;* ;* ;* ;* ;* ;* ;* ;* ;* ;* ;* ;2.5.4　ABO3型结构;?;式中：t为容许因子，当t1时，RA过大，RB过小。一般情况下，钙钛矿型结构的t＝0.7-1.0。 ;5℃;(2)、BaTiO3的铁电效应 ;A、钙钛矿型结构自发极化的微观机制;2.5.5　AB2O4型结构（尖晶石） ;* ;2.6　硅酸盐晶体结构 相对氧化物晶体而言，硅酸盐晶体在组成上比较复杂，结构上常含有各种各样的络阴离子团。因此，了解这类结构时，将着眼点放在基本结构单元的构造，基本结构单元之间的连接，以及由此所导致的结构和性质上特征等。;2.6.1　硅酸盐晶体的组成表征、结??特点及分类 ;硅酸盐晶体结构的共同特点： （1）结构中均有硅氧四面体单元，Si－O－Si键　是一条夹角不等的折线，约为145°左右。 （2）硅氧四面体每个顶点，最多只能为两个硅氧四面体所共用。 （3）硅氧四面体共顶相连。 （4）硅氧四面体中心的Si4+可部分地被Al3+所取代，其结构本身并不发生大的变化，即所谓同晶取代。但晶体的性质中以发生很大的变化。 ;A、锆英石结构 ;B、镁橄榄石结构;（2）组群状结构;绿宝石Be3Al2[Si6O18]结构：;结构中六节环中其他离子存在，使晶体一结构中存在大的环形空腔。当有电价低、半径小的离子存在时，在直流电场中，晶体会表现出显著的离子电导，在交流电场中会有较大的介电损耗；当晶体受热时，质点热振动的振幅增大，大的空腔使晶体不会有明显膨胀。 ;（3）链状结构 硅氧四面体通过共用的氧离子相连接，形成向一维方向无限延伸的链。按共顶的数目不同，分为单链和双链。每个硅氧四面体通过共用两个顶点向一维方向无限延伸形成单链，化学式可写为［Si2O6］n4n-。双链：［Si4O11］n6n- ;透辉石，CMS2，单斜晶系，a=0.971nm,b=0.889nm,c=0.524nm,β=105.37’。晶胞分子数为4。硅氧单链平行于C轴方向伸展，链中硅氧四面体的奴役是一个向上、一个向下交替排列。透辉石中Ca全部被Mg所取代，形成斜方晶系的顽火辉石M2S2。 其结构较绿柱（宝）石紧密，具有良好的电绝缘性能，是电子陶瓷和微晶玻璃的主要晶相。呈柱状、纤维状结晶习性。;（4）层状结构 层状结构是每个硅氧四面体通过3个桥氧连接，在二维方向伸展的六节环状的硅氧层。化学式可写为［Si4O11］n4n-。按照硅氧层中活性氧的空间取向不同，硅氧层分为两类：单网层和复网层 ;A、滑石Mg3[Si4O10](OH)2的结构 滑石属单斜晶系，晶胞参数a=0.525nm,　b=0.910nm,　c=1.881nm,β=100°；结构属复网层结构。（OH）－位于六节环中心，Mg位于硅与（OH）－形成的三角形的中心，但高度不同。两个硅氧层的活性氧指向相反，中间通过镁氢氧层连接，形成滑石结构的复网层。水镁石层中Mg2+的形成［MgO4(OH)2］八面体。 由于电价饱和，滑石晶体具有良好的片状解理特性，并具有油腻感。