常见的晶体结构ppt课件.ppt

《常见的晶体结构ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常见的晶体结构ppt课件.ppt（44页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1.7 常见的晶体结构常见的晶体结构 典型金属的晶体结构典型金属的晶体结构 典型金属的晶体结构是最简单的晶体结典型金属的晶体结构是最简单的晶体结构。由于构。由于金属键金属键的性质，使典型金属的晶体的性质，使典型金属的晶体具有具有高对称性，高密度高对称性，高密度的特点。常见的典型的特点。常见的典型金属晶体是金属晶体是面心立方面心立方、体心立方体心立方和和密排六方密排六方三种晶体。三种晶体。1、面心立方结构（、面心立方结构（FCC，A1型）型）（1）密堆积情况：）密堆积情况： 原子以原子以ABCABC的方式堆积，的方式堆积，面心立方紧密堆积面心立方紧密堆积 （111）面为密排面。）面为密排面。 原

2、子分布在立方体的原子分布在立方体的8个顶点与个顶点与6个面心上。个面心上。（2）原子分布：）原子分布：晶胞含有：晶胞含有：4个个八面体空隙八面体空隙 8个个四面体空隙；四面体空隙；（3）单位晶胞原子数目：）单位晶胞原子数目：单位晶胞原子数：单位晶胞原子数：n=4；（4）原子的空间坐标：）原子的空间坐标：21210 ,21021, 02121,000（5）原子半径与点阵常数：）原子半径与点阵常数： 晶胞的晶胞的3个棱边长度（个棱边长度（a、b、c）与原子半径）与原子半径r之间的关系，可由简单的几何知识求出。之间的关系，可由简单的几何知识求出。面心立方结构（面心立方结构（a=b=c）：）：rarr

3、aa2222222（6）配位数：）配位数：CN=12 K=0.74（8）密度：）密度： 阿佛加德罗常数晶胞体积原子量晶胞原子数密度（7）致密度（堆垛密度）：）致密度（堆垛密度）：A1型结构：型结构： -Fe、铝、铜、镍、铅、金、银、铂、铝、铜、镍、铅、金、银、铂等等例：例：已知铜是面心立方结构的金属，其原子半径已知铜是面心立方结构的金属，其原子半径为为0.1278nm，相对原子质量为，相对原子质量为63.54g/mol。求铜。求铜的原子密度。的原子密度。2、体心立方结构（、体心立方结构（A2型）型）（1）密堆积情况：）密堆积情况： 原子以原子以ABAB的方式堆积，的方式堆积，体心立方近似密堆积

4、，体心立方近似密堆积， （110）面为密排面。）面为密排面。 原子分布在立方体的原子分布在立方体的8个顶点个顶点与与体心体心上。上。（2）原子分布：）原子分布：晶胞晶胞含有：含有：2个个八面体空隙八面体空隙 4个个四面体空隙；四面体空隙；（3）单位晶胞原子数：）单位晶胞原子数：单位晶胞原子数：单位晶胞原子数：n=2；（4）原子的空间坐标：）原子的空间坐标：212121,000（5）原子半径与点阵常数：）原子半径与点阵常数：体心立方结构（体心立方结构（a=b=c）：）：rarraa334222222（6）配位数：）配位数： A2型结构：型结构： -Fe、铬、钨、钼、钒、铌、铬、钨、钼、钒、铌、

5、钛和钛和 锆锆等等CN=8致密度：致密度：K=0.68（7）致密度（堆垛密度）：）致密度（堆垛密度）：3、密排六方结构（、密排六方结构（A3型）型）（1）密堆积情况：）密堆积情况： 原子以原子以ABAB的方式堆积，的方式堆积，六方紧密堆积，六方紧密堆积， （0001）面为密排面。）面为密排面。 12个原子分布在六方晶胞的个原子分布在六方晶胞的顶点顶点、2个个原子处于上下原子处于上下底心底心、3个个原子在六方晶胞原子在六方晶胞体内体内。（2）原子分布：）原子分布：晶胞含有：晶胞含有：6（2）个）个八面体空隙；八面体空隙；12（4）个）个四面体空隙；四面体空隙；（3）单位晶胞原子数：）单位晶胞原子

6、数：六方晶胞原子数：六方晶胞原子数：Z=6；单位晶胞原子数：单位晶胞原子数：Z=2；（4）原子的空间坐标：）原子的空间坐标：213231,000（5）原子半径与点阵常数：）原子半径与点阵常数：密排六方结构（密排六方结构（a=b=c）：）：633. 12acra（6）配位数：）配位数： A3型结构：型结构：铍、镁、镉、铍、镁、镉、 钛和钛和 锆锆等等CN=12致密度：致密度：K=0.74（7）致密度（堆垛密度）：）致密度（堆垛密度）：1、金刚石结构、金刚石结构 常见共价晶体的晶体结构常见共价晶体的晶体结构立方晶系立方晶系（2 2）碳原子位于立方体的）碳原子位于立方体的8 8个个顶点，顶点，6 6

7、个面心及立方体内个面心及立方体内4 4个个小立方体的中心。小立方体的中心。（1）金刚石金刚石是面心立方格子是面心立方格子（3）单位晶胞原子数：）单位晶胞原子数：n8（5 5）每个碳原子周围都有）每个碳原子周围都有四个碳，碳原子之间形成四个碳，碳原子之间形成共价键，共价键，CNCN4 4（4）晶胞内各原子的空间坐标：）晶胞内各原子的空间坐标：000， 0， 0 ， 0 ， ， ， ， 金刚石结构：金刚石结构：Si、Ge、灰锡、灰锡-Sn、 人工合成的立方氮化硼人工合成的立方氮化硼BN2、石墨结构、石墨结构六方晶系六方晶系 石墨结构中：层内碳原子以石墨结构中：层内碳原子以共价共价键键相连，相连，C

8、N3，三角形配位；层，三角形配位；层间碳原子则以间碳原子则以分子键分子键相连。相连。 石墨结构为碳原子成层状石墨结构为碳原子成层状排列，每一层中碳原子成六方排列，每一层中碳原子成六方环状排列。环状排列。 石墨型结构：石墨型结构：人工合成的六方氮化硼人工合成的六方氮化硼BN根据数量关系（化学式）：根据数量关系（化学式）： AX型、型、 AX2型、型、 A2X3型、型、 ABO3型、型、 AB2O4型型常见的无机化合物：常见的无机化合物： NaCl型、型、CsCl型、型、 -ZnS型、型、 -ZnS型、型、CaF2型、型、TiO2型、刚玉（型、刚玉（Al2O3）型、）型、CaTiO3型、型、尖晶石

9、（尖晶石（MgAl2O4）型）型 常见无机化合物晶体结构常见无机化合物晶体结构离子晶体离子晶体 晶体结构分析：晶体结构分析： 离子半径、电中性、阴离子多面体之间的连接离子半径、电中性、阴离子多面体之间的连接（1）密堆积情况：）密堆积情况：Cl- 离子面心立方堆积；离子面心立方堆积；Na+离子填充八面体空隙；离子填充八面体空隙；晶胞分子数：晶胞分子数：Z=4；晶胞中：晶胞中：4个个八面体空隙八面体空隙 8个个四面体空隙；四面体空隙；Na+离子填充全部八面体空隙离子填充全部八面体空隙1、NaCl型结构型结构立方晶系立方晶系（2）质点坐标：）质点坐标：21210 ,21021, 02121,000:

10、Cl212121, 0210 ,0021,2100:Na晶胞常数：晶胞常数：a0=2(r+r)（3）配位数与配位多面体：）配位数与配位多面体：732. 056. 0181. 0102. 0414. 0nmnmrr因为：因为：所以所以，Na+的配位数为的配位数为CN=6， Cl-的配位数的配位数CN=6形成形成NaCl6八面体共棱连接八面体共棱连接NaCl型：型：MgO、CaO、SrO、BaO、MnO、FeO、CoO、NiO等等2、CsCl型结构型结构（1）密堆积情况：）密堆积情况：Cl- 简单立方堆积；简单立方堆积；Cs+离子填充立方体空隙；离子填充立方体空隙；晶胞分子数：晶胞分子数：Z=1；

11、立方晶系立方晶系晶胞常数：晶胞常数：320rraCsCl型：型：CsBr、CsI、TlCl、NH4Cl（2）质点坐标：）质点坐标：212121:000:CsCl000:212121:CsCl或（3）配位数与配位多面体：）配位数与配位多面体：732. 096. 0181. 0174. 0nmnmrr立方体配位, 8CN（1）密堆积情况：）密堆积情况：S2- 离子面心立方堆积；离子面心立方堆积；Zn2+离子填充四面体空隙；离子填充四面体空隙；晶胞分子数：晶胞分子数：Z=4；晶胞中：晶胞中：4个个八面体空隙八面体空隙 8个个四面体空隙；四面体空隙；Zn2+离子填充离子填充1/2四面体空隙四面体空隙3

12、、闪锌矿型结构（、闪锌矿型结构（ -ZnS）立方晶系立方晶系（2）质点坐标：）质点坐标：02121,21021,21210 ,000:2S434343,414143,414341,434141:2Zn（3）配位数与配位多面体：）配位数与配位多面体：r+/r0.436 0.414，理论上，理论上， CN6，实际上，实际上，CN=4，四面体配位四面体配位 闪锌矿型：闪锌矿型：-SiC， Be、Cd、Hg等的硫化等的硫化物、硒化物和碲化物，物、硒化物和碲化物，CuCl 等等（1）密堆积情况：）密堆积情况：S2- 离子六方紧堆积；离子六方紧堆积；Zn2+离子填充四面体空隙；离子填充四面体空隙；单位晶胞

13、分子数：单位晶胞分子数：Z=2；晶胞中：晶胞中：2个个八面体空隙八面体空隙 4个个四面体空隙；四面体空隙；Zn2+离子填充离子填充1/2四面体空隙四面体空隙4、纤锌矿型结构、纤锌矿型结构( -ZnS)六方晶系六方晶系（2）质点坐标：）质点坐标：;213132,000:2S)21(3132,00:2uuZn其中，其中，u0.875（3）配位数与配位多面体：）配位数与配位多面体：Zn2与与 S2的配位数均为：的配位数均为：4闪锌矿与纤锌矿的结构区别：闪锌矿与纤锌矿的结构区别：ZnS4四面体层的配置情况不同四面体层的配置情况不同纤锌矿型：纤锌矿型：BeO、ZnO、AlN、CdS、GaAs等等（1）密

14、堆积情况：）密堆积情况：Ca2 离子面心立方堆积；离子面心立方堆积；F离子填充八面体空隙；离子填充八面体空隙；晶胞分子数：晶胞分子数：Z=4；晶胞中：晶胞中：4个个八面体空隙八面体空隙 8个个四面体空隙；四面体空隙；F离子填充全部四面体空隙离子填充全部四面体空隙5、萤石（、萤石（CaF2）型结构）型结构立方晶系立方晶系（2）质点坐标：）质点坐标：21210 ,21021, 02121,000:2Ca414143,414341,434141,434343,434341,434143,414343,414141:F282109sin220rra晶胞常数：晶胞常数：（3）配位数与配位多面体：）配位数

15、与配位多面体：r/r0.975，CNCa8 CNF4CaF8FCa4 萤石型（萤石型（RO2）：）： 反萤石型（反萤石型（R2O）：）：ZrO2、ThO2、CeO2、VO2、BaF2等等Li2O、Na2O、K2O.（1）密堆积情况：）密堆积情况：O2- 离子近似六方紧密堆积；离子近似六方紧密堆积；Ti4+离子填充离子填充1/2八面体空隙；八面体空隙；晶胞分子数：晶胞分子数：Z=2；晶胞中：晶胞中：2个个八面体空隙八面体空隙 4个个四面体空隙；四面体空隙；6、金红石（、金红石（TiO2）型结构）型结构四方晶系四方晶系（2）质点坐标：）质点坐标：212121,212121, 011,:212121

16、,000:24uuuuuuuuoOTiu0.31（3）配位数与配位多面体：）配位数与配位多面体：r/r0.44，CNTi6CNO3TiO6TiO2型：型：GeO2、SnO2、PbO、MnO2（1）密堆积情况：）密堆积情况：Ca2和和O2 作面心立方堆积；作面心立方堆积；Ti4+离子填充离子填充1/4八面体空隙；八面体空隙；晶胞分子数：晶胞分子数：Z=1；晶胞中：晶胞中：4个个八面体空隙八面体空隙 8个个四面体空隙；四面体空隙；7 7、钙钛矿（、钙钛矿（CaTiOCaTiO3 3）型结构）型结构立方晶系立方晶系（2）质点坐标：）质点坐标：21021,21210 , 02121:212121:00

17、0:242OTiCa（3）配位数与配位多面体：）配位数与配位多面体：Ti4+：r/r0.436，CNTi6Ca2+：r/r0.96，CNCa12O2：CNO68、MgAl2O4尖晶石型结构尖晶石型结构立方晶系立方晶系O2 面心立方堆积；面心立方堆积；Mg2+离子填充离子填充1/8四面体空隙；四面体空隙；Al3+离子填充离子填充1/2八面体空隙；八面体空隙；晶胞分子数：晶胞分子数：Z=8； 8个个Mg、16个个Al、32个个O尖晶石型晶体结构中多面体连接方式尖晶石型晶体结构中多面体连接方式 正尖晶石：正尖晶石：二价阳离子二价阳离子A填充于四面体空隙，填充于四面体空隙，三价阳离子三价阳离子B填充于八面体空隙的叫正尖晶石。填充于八面体空隙的叫正尖晶石。 反正尖晶石：反正尖晶石：二价阳离子二价阳离子A填充于八面体空隙，填充于八面体空隙，三价阳离子三价阳离子B一半填充四面体空隙，另一半填充在一半填充四面体空隙，另一半填充在八面体空隙中称为反尖晶石。八面体空隙中称为反尖晶石。AB2O4例：例：已知已知Na+离子半径为离子半径为0.102nm，Cl-离离子半径为子半径为0.181nm，计算，计算NaCl结构的结构的堆积系数及密度。堆积系数及密度。