第十章 晶体结构.ppt

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1、Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 第第十十章晶体结构章晶体结构Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 主要教学内容主要教学内容n元素单质的晶体结构元素单质的晶体结构n无机化合物的晶体结构无机化合物的晶体结构n硅酸盐的晶体结构硅酸盐的晶体结构Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography n同型结构同型结构质点的种类不同，对应质点的排列方质点的种类不同，对

2、应质点的排列方式相同，称为同型结构。式相同，称为同型结构。n典型结构典型结构在若干种同型结构的晶体中选出一种在若干种同型结构的晶体中选出一种命名这种结构，即为典型结构。命名这种结构，即为典型结构。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 铜的晶体结构铜的晶体结构Au、Ag、Pb、Ni、Co、Pt、Fe、Al、Sc、Ca、Sr等单质晶体具有铜型结构等单质晶体具有铜型结构Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 10.1 元素单质的晶体结构

3、元素单质的晶体结构Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 1.金属单质的晶体结构金属单质的晶体结构典型的金属单质晶体，原子之间以金属键典型的金属单质晶体，原子之间以金属键结合，结构看成是由等大球紧密堆积而结合，结构看成是由等大球紧密堆积而成，原子配位数高。成，原子配位数高。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 结构按金属原子堆积方式可分为：结构按金属原子堆积方式可分为：nA1型：立方最型：立方最紧紧密堆密堆积积nA2型：立方体心型

4、：立方体心紧紧密堆密堆积积nA3型：六方最型：六方最紧紧密堆密堆积积Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 铜的晶体结构铜的晶体结构属属A1型，空间群型，空间群Fm3m，立方最紧密堆积，立方面心格子立方最紧密堆积，立方面心格子,ao=0.3608nm，CN=12，Z=4。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 铜的立方面心晶胞铜的立方面心晶胞aCrystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构

5、Crystallography 具有铜型结构的有具有铜型结构的有Au、Ag、Pb、Ni、Co、Pt、Fe、Al、Sc、Ca、Sr等单质等单质晶体。晶体。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography-Fe的晶体结构的晶体结构 属属A2型，空间群为型，空间群为Im3m，铁原子成立，铁原子成立方紧密堆积，立方体心格子。方紧密堆积，立方体心格子。ao=0.2860nm，CN=8，Z=2。属属-Fe型型结结构的有构的有W、Mo、Li、Na、K、Rb、Cs、Ba等。等。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体

6、结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography-Fe晶体结构模型晶体结构模型aCrystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography Os的晶体结构的晶体结构六方晶系，空间群为六方晶系，空间群为P6/mmc，六六方方最最紧紧密密堆堆积积，六六方方原原始始格格子子，ao=0.2712nm，co=0.4314nm，CN=12，Z=2。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶

7、体结构晶体结构晶体结构Crystallography 属属Os型结构的有型结构的有Mg、Zn、Rh、Sc、Gd、Y、Cd等。等。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography Os的晶体结构的晶体结构Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 2.非金属单质的晶体结构非金属单质的晶体结构原子之间多以共价键结合。原子配位原子之间多以共价键结合。原子配位数一般符合数一般符合CN=8-N规则。规则。N：非金属原子在元素周期表中的族：非金属原子在元素周

8、期表中的族数。数。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 金刚石的晶体结构金刚石的晶体结构等轴晶系，空间群等轴晶系，空间群 Fd3m，ao=0.3570nm，CN=4，Z=8。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 金刚石的立方面心晶胞金刚石的立方面心晶胞结构中每个碳原子周围有结构中每个碳原子周围有4个碳原子，形个碳原子，形成四面体配位，碳原子之间以共价键结成四面体配位，碳原子之间以共价键结合。合。Crystallography 第

9、十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 碳原子除了位于晶胞的角顶和面心之碳原子除了位于晶胞的角顶和面心之外，若将晶胞等分为外，若将晶胞等分为8个小立方体，在个小立方体，在相间的小立方体的中心还存在着碳原相间的小立方体的中心还存在着碳原子。子。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 结构可以看成是由结构可以看成是由C-C四面体共顶连接四面体共顶连接而成。而成。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallog

10、raphy 金刚石的类型金刚石的类型晶格中晶格中N和和B常替代常替代C。N含量一般为含量一般为0.001%0.25%。按照。按照N的含量将经金的含量将经金刚石划分为不同类型刚石划分为不同类型/Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 型型(含含N)na型：型：N为为N2、N3、N n，98%的天然无色的天然无色-黄色钻石属于此类。黄色钻石属于此类。nb 型：型：N为孤为孤N，多数合成钻石属于此类。多数合成钻石属于此类。型金刚石的主要用途：刀具、拉丝型金刚石的主要用途：刀具、拉丝模、砂轮、钻头等。模、砂轮、钻头等。C

11、rystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 型（基本不含型（基本不含N）na型：不含型：不含B，自然界少见，导热，自然界少见，导热很好。主要作为人造卫星、宇宙飞船、很好。主要作为人造卫星、宇宙飞船、远程导弹等的红外激光器的窗口材料。远程导弹等的红外激光器的窗口材料。nb型：含少量型：含少量B，为半导体，天然蓝，为半导体，天然蓝色钻石多为此类型。色钻石多为此类型。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 石墨（石墨（C）的晶体结构）的晶体结构

12、六方晶系，空间六方晶系，空间群群P63/mmc，ao=0.246nm，co=0.680nm，Z=4。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 2H石墨的晶体结构石墨的晶体结构上层上层(B)下层下层(A)Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 0.6708nm0.2456nm0.3354nm0.1427nm2H石墨的晶体结构石墨的晶体结构Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Cryst

13、allography 石墨具有典型的层状结构，每层由碳原石墨具有典型的层状结构，每层由碳原子排列形成六方环状网，上层六方网环子排列形成六方环状网，上层六方网环的碳原子有一半对着下层六方网环的中的碳原子有一半对着下层六方网环的中心。心。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 层内每一个碳原子都与三个碳原子相层内每一个碳原子都与三个碳原子相连，间距是连，间距是0.1427nm。层间碳原子的。层间碳原子的间距为间距为0.3355nm。因此石墨层间键的。因此石墨层间键的强度比层内的弱。强度比层内的弱。Crystallog

14、raphy 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography Graphite CrystalCrystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography AFM的逊原子分辨能力的逊原子分辨能力 Subatomic resolution by AFM First experimental image showing internal atomic structures.Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 由由A

15、FM显示的显示的2H石墨中的碳原子石墨中的碳原子 Revealing the hidden atom in graphite with AFM showing all atoms within the hexagonal graphite unit cells.Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography Graphite CrystalCrystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 石墨的主要性能及用途：石墨的主要性能及用途：n耐高温性：熔点耐

16、高温性：熔点35803580。石墨坩埚、耐火砖。石墨坩埚、耐火砖等。等。n润滑性：用作润滑剂，在润滑性：用作润滑剂，在-200-2000-200-2000下有下有极高的滑动速度。极高的滑动速度。n导电性：电极、电刷、电池、碳棒、碳管等。导电性：电极、电刷、电池、碳棒、碳管等。n化学稳定性：油漆、油墨、橡胶、塑料填料。化学稳定性：油漆、油墨、橡胶、塑料填料。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 10.2 无机化合物的晶体结构无机化合物的晶体结构Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体

17、结构晶体结构晶体结构Crystallography 10.2.1 二元无机化合物晶体二元无机化合物晶体1.AX型晶体型晶体n阴阳离子电价相同，比例为阴阳离子电价相同，比例为1:1。n主要有主要有CsCl型、型、NaCl型、型、ZnS型等。型等。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography CsCl型型等轴晶系，空间群等轴晶系，空间群Pm3m，a=0.411nm，CN=8，Z=1。AX型化合物中，型化合物中，r+/r-0.732时，多为时，多为CsCl型结构。型结构。Crystallography 第十章第十章第十章第十

18、章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography CsCl结结构构可可以以看看成成是是由由Cl-的的立立方方原原始始格格子子和和Cs+的的立立方方原原始始格格子子套套叠叠而而成成，一一套套点点阵阵位位于于另另一一套套点阵晶胞的中心，两种离子的配位数点阵晶胞的中心，两种离子的配位数CN均为均为8。CsCl的立方原始晶胞的立方原始晶胞Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 属属于于这这种种结结构构型型的的有有CsBr、CsI、RbCl、ThCl、ThTe、TlCl、TlBr、NH4Cl、NH4Br、

19、NH4I等等。在在后后三三种种晶晶体体中中，NH4+可看作是一个简单的阳离子。可看作是一个简单的阳离子。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 氯氯化化钠钠（NaCl）型）型结结构构 等轴晶系，空间群等轴晶系，空间群Fm3m，立方面心格，立方面心格子。子。ao=0.5628nm。CN=6，Z=4。AX型化合物中，型化合物中，r+/r-=0.4140.732时时多为多为NaCl型结构。型结构。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography N

20、aCl的立方面心晶胞的立方面心晶胞Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 属于属于NaClNaCl型型结结构的二元化合物有：构的二元化合物有：n卤卤化物化物(AX)(AX)，A=LiA=Li+、NaNa+、K K+、RuRu+、AgAg+X=F X=F-、ClCl-、BrBr-。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography n氧化物氧化物(AO)，A=Sr2+、Ba2+、Ca2+、Ti2+、Sn2+、Pb2+n氢氢化物化物(AH),A=L

21、i+、Na+、K+、Ru+、Cs+Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography n硫化物硫化物(AS)，A=Pb2+、Ca2+、Mn2+、Ba2+、Mg2+n硒化物硒化物(ASe)，A=Pb2+、Ca2+、Mn2+、Ba2+、Mg2+n碲化物碲化物(ATe),A=Ca2+、Sr2+、Ba2+、Ti2Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography n碳化物（碳化物（AC），），A=Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Thn氮化物氮化物(AN),A=S

22、c、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Np、Pu、Th、Un过渡金属元素的氧化物。过渡金属元素的氧化物。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 闪锌矿闪锌矿（-ZnS）型）型结结构构 等等轴轴晶系，空晶系，空间间群群F43m，ao=0.540nm，Z=4。CN=4结构稳定于结构稳定于r+/r-=0.4140.225的范围。的范围。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 闪锌矿闪锌矿（-ZnS）型）型结结构构 Zn2+S 2-Cryst

23、allography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography S2-位于立方晶胞的位于立方晶胞的8个角个角顶顶和每一个面和每一个面的面心，若把的面心，若把单单位晶胞分成位晶胞分成8个小立方个小立方体，体，Zn2+占据其中相占据其中相间间四个的中心位四个的中心位置。置。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 结结构也可以看成是构也可以看成是S2-作立方最作立方最紧紧密堆密堆积积，Zn+充填充填1/2的四面体空隙。将的四面体空隙。将Zn、S换换成成C即即为为金金刚刚石

24、石结结构。构。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 具有闪锌矿型结构的有具有闪锌矿型结构的有CaF、CuCl、CuBr、CuI、BeV、BeS、CdS、HgS、BeSe、BeTe、ZnSe、ZnTe、CdTe、MgTe、AlP、GaP、AlAs、GaAs、AlSb、InSb、BaS、BN、SiC、BeB等。等。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 结结构型构型 配位数配位数 r+/r-CsCl 8 0.732 NaCl 6 0.

25、7320.414 ZnS 4 0.4140.225Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography AX2型型 主要包括氧化物和氟化物等，典型结主要包括氧化物和氟化物等，典型结构：构：n萤石（萤石（CaF2）型）型n金红石（金红石（TiO2）型）型n-石英（石英（SiO2）型）型Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 萤萤石（石（CaF2）型）型结结构构等等轴轴晶系，空晶系，空间间群群Fm3m,ao=0.545nm，Z=4。F-为为四面体配位

26、，四面体配位，CN=4；Ca2+为为立方体配位，立方体配位，CN=8。萤萤石型石型结结构的构的稳稳定范定范围为围为r+/r-0.732。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography Ca 2+F-萤萤石石(CaF2)型型结结构构Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography Ca2+离子位于立方面心离子位于立方面心晶胞晶胞的八个角的八个角顶顶和每一个面的中心，和每一个面的中心，F-位于位于单单位晶胞位晶胞所等分的八个小立方体的中心。也可所等分的八

27、个小立方体的中心。也可以看成以看成Ca2+成立方成立方紧紧密堆密堆积积，氟离子，氟离子充填所有四面体空隙。充填所有四面体空隙。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 金金红红石（石（TiO2）型）型结结构构四四 方方 晶晶 系系，空空 间间 群群 P42/mnm，a=0.4594nm，c=0.2959nm，Z=2。金金红红石石形形结结构构的的稳稳定定范范围围是是r+/r-=0.7320.380。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography

28、 金金红红石石(TiO2)的四方原始晶胞的四方原始晶胞Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 钛钛离子位于离子位于单单位晶胞的角位晶胞的角顶顶和体心，和体心，氧离子中有四个位于晶胞的上、下底氧离子中有四个位于晶胞的上、下底面上，另外两个位于晶胞内。面上，另外两个位于晶胞内。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography O O2+2+成扭曲的六方成扭曲的六方紧紧密堆密堆积积，TiTi4+4+位于半位于半数的八面体空隙中，构成数的八面体空隙中

29、，构成TiOTiO6 6 八面体八面体配位，配位，CN=6CN=6。O O为为平面三角形配位，平面三角形配位，CN=3CN=3。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography TiO6八面体共棱八面体共棱连连接成平行接成平行c轴轴的的链链，链间链间共角共角顶连顶连接接YXCrystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography -石英（石英（SiO2）型）型结结构构三方晶系，空三方晶系，空间间群：群：P312或或P322；Z=3。SiO4四面体四面体以角以角

30、顶顶相相联联，形成，形成围绕围绕3次螺旋轴次螺旋轴(31和和32)的螺旋状链。的螺旋状链。Si：CN=4，O：CN=2。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 平行平行c轴的螺旋状链轴的螺旋状链SiO4四面体四面体Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 链连接形成的格架链连接形成的格架Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography-石英平行（石英平行（0001

31、）的结构）的结构Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography-石英平行（石英平行（0001）的结构）的结构空空间间群群P642，ao=0.501nm，co=0.547nm。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography-石英晶体沿一个二次轴受压后正负电荷石英晶体沿一个二次轴受压后正负电荷重心分离，产生表面电荷重心分离，产生表面电荷Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallograph

32、y 黄黄铁矿铁矿（FeS2）型）型结结构构等等轴轴晶系，空晶系，空间间群群Pa3，a=0.547nm。Fe2+和和S22-的配位数均的配位数均为为6。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 黄黄铁矿铁矿可以看成是由可以看成是由氯氯化化钠钠晶体晶体结结构演构演变变而来，即而来，即Fe2+取代取代Na1+，S22-取代取代Cl-。哑铃哑铃状状对对硫硫S22-的的轴轴向与向与1/8晶胞的晶胞的小立方体小立方体对对角角线线的方向相同，但是的方向相同，但是彼此不相切割。彼此不相切割。Crystallography 第十章第

33、十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 黄黄铁矿铁矿(FeS2)的的结结构模型构模型Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography Fe-S=0.225nm,S-S=0.217nm。FeS6八面体共面八面体共面连连接，且共面的棱比接，且共面的棱比非共面的棱要非共面的棱要长长，说说明明Fe-S键键以共价以共价键为键为主。主。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography A2X3型型常常见见的是的是-Al2O

34、3（刚刚玉）型。玉）型。具有具有刚刚玉型晶格的晶体有玉型晶格的晶体有-Fe2O3、Cr2O3、Ti2O3、Co2O3等。等。Fe、Ti逐逐层层交代交代Al可以得到可以得到钛铁矿钛铁矿型型结结构。构。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography-Al2O3（刚刚玉）型玉）型n三方晶系三方晶系n空空间间群群D3d6-R3c，na=0.477nm，c=1.304nm，nAl3+：CN=6nO2-：CN=4nZ=6Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallogra

35、phy 结结构中氧离子作近似六方最构中氧离子作近似六方最紧紧密堆密堆积积，铝铝离子占据离子占据2/3的八面体空隙。的八面体空隙。AlO6八面体在平行八面体在平行(0001)方向上方向上共共棱成棱成层层，沿，沿Z轴轴方向共面相方向共面相连连。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography(0001)方向方向 AlO6八面体共棱成八面体共棱成层层Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography AlO6八面体八面体层沿层沿C轴方向共面相联轴方向共面相联C

36、rystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 在平行在平行C轴轴方向上，每隔两个方向上，每隔两个实实心的心的充填充填Al的八面体就有一个空心的八面的八面体就有一个空心的八面体，体，实实心心AlO6八面体以共面相八面体以共面相连连。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 此此时时，两个，两个较为较为靠近的靠近的铝铝离子之离子之间产间产生了斥力，使生了斥力，使铝铝离子并不离子并不处处于八面体于八面体中心，而是稍有偏离，中心，而是稍有偏离，AlO

37、6八面体八面体稍有稍有变变形。形。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 沿沿z轴方向八面体孔隙中轴方向八面体孔隙中Al3+偏离中心位置偏离中心位置zCrystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 10.2.210.2.2多元化合物晶体多元化合物晶体1.ABX3型型Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography(1)方解石方解石(CaCO3)型型三方晶系，空三方晶系，

38、空间间群群Rc，ao=0.6361nm，=4607，Z=4。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography NaCl型型结结构沿立方体构沿立方体对对角角线压缩线压缩后，后，Ca2+代替代替Na+，CO32-代替代替Cl-，即，即为为方方解石型解石型结结构。构。碳与三个氧之碳与三个氧之间间以共价以共价键结键结合，合，Ca2+与与CO32-之之间为间为离子离子键键。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 方解石方解石(CaCO3)的的结结构模构

39、模型型Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 每一个每一个Ca2+与属于不同的与属于不同的CO32-离子离子团团中的六个氧离子配位，碳的氧离子配中的六个氧离子配位，碳的氧离子配位数位数为为3。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography Ca2+与不同的与不同的CO32-离子离子团团中的六个中的六个O2-配位，配位，Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography(2

40、)钙钛矿钙钛矿（CaTiO3）型晶体）型晶体结结构构高温下为等轴晶系，空间群高温下为等轴晶系，空间群Pm3m，ao=0.385nm，Z=1。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 钙钛矿结钙钛矿结构可看成是构可看成是较较大的大的Ca2+和和O2-作立方最作立方最紧紧密堆密堆积积，Ti4+充填在由六个充填在由六个氧形成的八面体空隙中。氧形成的八面体空隙中。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography O2-位于立方晶胞晶棱的中点，位于立方晶

41、胞晶棱的中点，Ca2+位于位于立方晶胞的中心，配位数立方晶胞的中心，配位数为为12；Ti4+位于位于晶胞的角晶胞的角顶顶，配位数，配位数为为6；O 周围有周围有4 个个Ca,2个个Ti。TiO6八面体共角八面体共角顶连顶连接。接。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography CaTiO3的立方原始晶胞的立方原始晶胞Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography Ti4+与八面体角与八面体角顶顶的的6个个O2-配位配位Crystallography

42、 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 理想钙钛矿的晶胞理想钙钛矿的晶胞Ca2+Ti4+O2-Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 一般将等一般将等轴轴晶系晶系钙钛矿结钙钛矿结构称构称为为理想理想钙钛矿钙钛矿，典型代表是典型代表是SrTiO3。这这种种结结构的构的钙钛矿钙钛矿很少很少见见。只有当离子半径。只有当离子半径满满足足(rA+rX)=1.414(rB+rX)。才能形成。才能形成理想的理想的钙钛矿钙钛矿型型结结构。构。Crystallography 第十

43、章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 许许多多这类结这类结构扭曲成四方、斜方甚至构扭曲成四方、斜方甚至单单斜晶系的晶体。斜晶系的晶体。结结构扭曲往往构扭曲往往导导致致晶体出晶体出现压电现压电性、性、铁电铁电性，成性，成为为重要重要的技的技术术晶体。晶体。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography Unit cell of BaTiO3 Or Pb(ZrTi)O3Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallog

44、raphy CaTiO3型结构铁电效应的产生型结构铁电效应的产生Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography TiO6八面体共角八面体共角顶连顶连接接Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography AB2X4型型尖晶石型（尖晶石型（MgAl2O4）结构）结构等等轴轴晶系，空晶系，空间间群群为为Oh7-Fd3m，a=0.808-0.853nm，z=8。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crys

45、tallography ABO4的单位晶胞的单位晶胞 Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 结结构中氧做立方最构中氧做立方最紧紧密堆密堆积积，阳离子，阳离子充填四面体和八面体空隙。充填四面体和八面体空隙。单单位晶胞位晶胞中有中有32个个O2-和和24个个A、B组组阳离子，阳离子，共形成共形成32个八面体空隙和个八面体空隙和64个四面体个四面体空隙。空隙。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 每个晶胞中每个晶胞中8/64的四面体空

46、隙和的四面体空隙和16/32的八面体空隙被充填，根据阳离子的的八面体空隙被充填，根据阳离子的占位情况不同，占位情况不同，结结构分构分为为三种三种类类型。型。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 尖晶石型尖晶石型(A8)(B16)O32=AB2O4 n Mg2+Al23+O4尖晶石尖晶石n Fe2+Cr23+O4 铬铁矿铬铁矿Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 反尖晶石型反尖晶石型B8(B8A8)O32=BABO4 nFe3+F

47、e2+Fe3+O4 磁铁矿磁铁矿nMn3+Fe2+Mn3+O4 锰铁矿锰铁矿Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 过渡型过渡型A8/3B16/3A16/3B32/3O32Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 10.3 硅酸盐的晶体结构硅酸盐的晶体结构Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 硅酸硅酸盐盐的基本的基本结结构构单单位位为为SiO44-四面

48、四面体。体。SiO44-四面体可以孤立存在，也可四面体可以孤立存在，也可以共以共顶连顶连接，构成不同形式的硅氧骨干。接，构成不同形式的硅氧骨干。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography SiO44-四面体四面体Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 根据硅氧四面体的连接方式，硅酸盐根据硅氧四面体的连接方式，硅酸盐结构可分为岛状、环状、链状、层状结构可分为岛状、环状、链状、层状和架状等。和架状等。硅酸硅酸盐盐晶体种晶体种类类繁多，本繁多

49、，本节节将介将介绍绍几几种常种常见见的典型的典型结结构。构。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 1.岛状结构岛状结构结构中硅氧四面体彼此分开犹如孤结构中硅氧四面体彼此分开犹如孤岛，之间靠其它阳离子所连接。岛，之间靠其它阳离子所连接。nSiO44-单四面体。单四面体。4个活性氧。个活性氧。nSi2O76-双四面体。每一个双四面体。每一个SiO4四四面体有面体有1个惰性氧；个惰性氧；3个活性氧。个活性氧。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallog

50、raphy SiO44-单单四面体和四面体和Si2O76-双四面体。双四面体。Crystallography 第十章第十章第十章第十章 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构Crystallography 橄橄榄榄石石（Mg，Fe)2SiO4斜方晶系，空斜方晶系，空间间群群为为Pbnm。nMg2SiO4,ao=0.4820nm,bo=1.0485nm,co=0.6093nm，Z=4。nFe2SiO4,ao=0.4756nm,bo=1.0195nm,co=0.5891nm，Z=4。单单位晶胞体位晶胞体积积随随Fe含量的增加而减小。含量的增加而减小。Crystallography 第十章第十章第十章第十