《第九章晶体化学PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章晶体化学PPT讲稿.ppt（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第九章晶体化学第1页，共22页，编辑于2022年，星期二一、紧密堆积原理 the the principle of closet packing 金属晶格金属晶格常为等轴晶系如自然金、六方晶系如自然锇常为等轴晶系如自然金、六方晶系如自然锇等大球体最等大球体最紧密堆积紧密堆积 离子晶格离子晶格阴离子近似等大球体最紧密堆积，如磁铁矿阴离子近似等大球体最紧密堆积，如磁铁矿1.等大球最紧密堆积 closest packing of closest packing of equal ballsequal balls 一层球紧密堆积一层球紧密堆积第2页，共22页，编辑于2022年，星期二（1）六方最紧密堆
2、积（hexagonal closest packing）:两层一重复两层一重复ABABABAB六方格子（2）立方最紧密堆积（cubic closest packing）:三层一重复ABCABC立方面心格子立方面心格子第3页，共22页，编辑于2022年，星期二2.空隙类型和空隙数（1）四面体空隙四面体空隙 tetrahedral spacing（2）八面体空隙 octahedral spacing（3）空隙数 N N个等大球体最紧密堆积时，一个球体周围有个等大球体最紧密堆积时，一个球体周围有6 6 6 6个个个个八面体空隙八面体空隙八面体空隙八面体空隙、8 8 8 8个个个个四面体空四面体空四面
3、体空四面体空隙隙隙隙。组成八面体空隙需。组成八面体空隙需6 6个球、四面体空隙需个球、四面体空隙需4 4个球。个球。1 1个球的八面体空隙：个球的八面体空隙：6 6 1/6=1 1/6=1 四面体空隙四面体空隙:8:8 1/4=2 1/4=2 N N个个等大球体最紧密堆积时，有等大球体最紧密堆积时，有 N N 个八面体空隙、2N 2N 个四面体空隙第4页，共22页，编辑于2022年，星期二二配位数和配位多面体coordination number and polyhedron配位数配位数（C.N.coordination numberC.N.coordination number）：原子或离子
4、周围与之最为临近的原子或异号离子的数目原子或离子周围与之最为临近的原子或异号离子的数目配位多面体(coordination polyhedron)(coordination polyhedron)：呈配位关系的原子或异号离子的中心联线形成的级和多面体。呈配位关系的原子或异号离子的中心联线形成的级和多面体。第5页，共22页，编辑于2022年，星期二阳离子配位数与阳、阴离子半径比值阳离子配位数与阳、阴离子半径比值r rc c/r/ra a的关系的关系离子半径比值配位数配位多面体0.000-0.1552哑铃状0.155-0.2553三角形0.255-0.4144四面体0.414-0.7326八面体0
5、.732-18立方体 112立方八面体（cation,anion）第6页，共22页，编辑于2022年，星期二n n配位数为6时计算 rc/ra 的图解第7页，共22页，编辑于2022年，星期二三、化学键和晶格类型 chemical bond and crystal type1.离子晶格ion crystal 离子键，无方向饱和性，透明，硬度较大，离子键，无方向饱和性，透明，硬度较大，NaClNaCl2.原子晶格 atom crystal共价键共价键,方向性，不最紧密堆积，硬度大，金刚石方向性，不最紧密堆积，硬度大，金刚石3.金属晶格 metal crystal金属键，自然金金属键，自然金4.分
6、子晶格 molecule crystal范德华力，热膨胀率大，自然硫范德华力，热膨胀率大，自然硫5.氢键晶格 hydrogen bond crystal 氢原子，矿物中无，矿物氢原子，矿物中无，矿物中含有氢键，如氢氧化物，含水化合物，中含有氢键，如氢氧化物，含水化合物，层状硅酸盐层状硅酸盐 实际矿物晶体结构中实际矿物晶体结构中：存在单纯的一种键力如金刚石；更多的是多种键力的存在：存在单纯的一种键力如金刚石；更多的是多种键力的存在如含氧盐，团内以共价键为主，团外离子键；许多晶体中过渡型键如如含氧盐，团内以共价键为主，团外离子键；许多晶体中过渡型键如AlAl2 2O O3 3，以共价键为主。以共价
7、键为主。第8页，共22页，编辑于2022年，星期二四、典型结构分析 analysis of typical structure结构类型 structure typestructure typeNaCl型：NaClNaCl型结构：方铅矿型结构：方铅矿 方解石结构：方解石结构：NaCl NaCl结构沿结构沿L L3压方解石结构ZnS型：黄铜矿结构：是ZnS结构的衍生第9页，共22页，编辑于2022年，星期二五、类质同象 Isomorphism 刚玉：刚玉：CrCr红宝石，红宝石，TiTi蓝宝石蓝宝石 金刚石：金刚石：N N顺磁性，顺磁性，B B半导体性半导体性 黄铁矿：黄铁矿：N N型导电（型导电
8、（Co,NiCo,Ni），），P P型导电型导电(As,Sb)(As,Sb)Fe Fe金属：立方面心格子，六方格子，金属：立方面心格子，六方格子，CoCo、NiNi出现磁性出现磁性 1.概念：类似质点替代-结构形式不变，晶体常数变化不大。例：例：MgCoMgCo3 3-FeCo-FeCo3 3,Mg,Fe,Mg,Fe任意比例，类质同象混晶任意比例，类质同象混晶 Mg Mg2 2siosio4 4-Fe-Fe2 2siosio4 4,Mg,Fe,Mg,Fe任意比例任意比例 ZnSZnS类质同象类质同象 Fe FeZn 27%Zn 27%第10页，共22页，编辑于2022年，星期二类质同象与固溶体
9、 solid solution：固溶体固溶体：在固态条件下，一种组分溶于另一种组分而形成在固态条件下，一种组分溶于另一种组分而形成的均匀的固体。的均匀的固体。固溶体：固溶体：1.1.替代固溶体替代固溶体类质同象混晶类质同象混晶 2.2.填隙固溶体（侵入固溶体）填隙固溶体（侵入固溶体）类质同象是固溶体的一种类型类质同象是固溶体的一种类型第11页，共22页，编辑于2022年，星期二类质同象的表示：（，）含量多前少后，如 (Mg,Fe)2sio4类质同象？CaMgCO32，Ca:Mg=1:1第12页，共22页，编辑于2022年，星期二2.类质同象类型 type of Isomorphism1）替代含
10、量：完全类质同象系列 complete isomorphism 不完全类质同象系列不完全类质同象系列incomplete isomorphismincomplete isomorphism2）电价：等价等价 isovalent isomorphism isovalent isomorphism 异价异价 heterovalent isomorphism heterovalent isomorphism第13页，共22页，编辑于2022年，星期二3.决定和影响类质同象的因素1 1）原子和离子半径）原子和离子半径 （r r1大，大，r2小）小）（r r1 1 rr2 2）/r r2 2:小于小于1
11、5%15%易形成完全类质同象易形成完全类质同象 （r r1 1 rr2 2）/r r2 2:10-25%:10-25%高温易形成完全类质同象，低温分离高温易形成完全类质同象，低温分离 （r r1 1 rr2 2）/r r2 2:25-40%:25-40%不易形成完全类质同象不易形成完全类质同象2）离子类型和键型 CaCa2+2+和和 Hg Hg2+2+半径分别半径分别0.1nm 0.102nm0.1nm 0.102nm3 3）温度）温度 T T高高-有利有利 如矽线石如矽线石 AlSi AlSi，T T低低-不利不利第14页，共22页，编辑于2022年，星期二4.研究类质同象的意义寻找分散有用
12、元素，辉钼矿寻找分散有用元素，辉钼矿Re,Re,闪锌矿闪锌矿InIn、GaGa形成环境形成环境第15页，共22页，编辑于2022年，星期二六、同质多象 polymorphism1.概念:同种化学成分，不同物化条件下，形成不同结构的晶体的现象。例:C:石墨-金刚石FeSFeS2 2：黄铁矿：黄铁矿-白铁矿白铁矿AlAl2 2SiO5 ：红柱石、蓝晶石、矽线石：红柱石、蓝晶石、矽线石第16页，共22页，编辑于2022年，星期二同质多象转变例：石英在常压下：-石英 -石英 -磷石英 -方石英 熔体57387014701720第17页，共22页，编辑于2022年，星期二Al2SiO5矿物稳定范围第18
13、页，共22页，编辑于2022年，星期二七、型变（晶变）morphotropism 主要出现在二价金属的无水碳酸盐矿物中。以主要出现在二价金属的无水碳酸盐矿物中。以CaCa2+2+半径半径0.1nm0.1nm为为界界小于小于CaCa2+2+方解石型方解石型结构，如结构，如MgMg2+2+COCO3 3,Zn,Zn2+2+COCO3 3,Fe,Fe2+2+COCO3 3 方解石（方解石（Ca Ca2+2+配位数配位数6 6，三方晶系，三方晶系,解理解理10101 11 1）文石（文石（Ca Ca2+2+配位数配位数9 9，斜方晶系，斜方晶系,无解理）无解理）大于Ca2+2+文石型文石型结构，斜方晶
14、系结构，斜方晶系,如如SrSr2+2+COCO3 3,Ba,Ba2+2+COCO3 3,Pb,Pb2+2+COCO3 3 Ca2+第19页，共22页，编辑于2022年，星期二八、多型 概念：一种元素或化合物以两种或两种以上层状结构存在的现象，其单元结构层相同，只是叠置顺序不同。多型符号：数字+大写字母如：3C,2H,2M 石墨的多型第20页，共22页，编辑于2022年，星期二九、晶体结构的有序、无序概念：概念：两种或两种以上原子或离子在晶体结构中占据两种或两种以上原子或离子在晶体结构中占据某种位置某种位置时，时，如它们相互分布是如它们相互分布是任意任意的的无序结构无序结构无序结构无序结构（disorder structruedisorder structrue）如它们相互分布是如它们相互分布是有规律有规律的的有序结构有序结构有序结构有序结构（order structureorder structure）长程有序与短程有序部分有序，有序度部分有序，有序度如黄铜矿550550以上以上ZnSZnS矿型结构，立方格子矿型结构，立方格子550550以下以下CuCu、FeFe有规律，四方格子有规律，四方格子第21页，共22页，编辑于2022年，星期二本章结束第22页，共22页，编辑于2022年，星期二