常见的晶体结构课件.pptx

1、面心立方结构（FCC，A1型）（1）密堆积情况：原子以ABCABC的方式堆积，面心立方紧密堆积 （111）面为密排面。原子分布在立方体的8个顶点与6个面心上。（2）原子分布：第1页/共44页晶胞含有：4个八面体空隙 8个四面体空隙；（3）单位晶胞原子数目：单位晶胞原子数：n=4；（4）原子的空间坐标：第2页/共44页（5）原子半径与点阵常数：晶胞的3个棱边长度（a、b、c）与原子半径r之间的关系，可由简单的几何知识求出。面心立方结构（a=b=c）：第3页/共44页（6）配位数：CN=12 K=0.74（8）密度：（7）致密度（堆垛密度）：第4页/共44页A1型结构：-Fe、铝、铜、镍、铅、金、银、铂等例：已知铜是面心立方结构的金属，其原子半径为0.1278nm，相对原子质量为63.54g/mol。求铜的原子密度。第5页/共44页2、体心立方结构（A2型）（1）密堆积情况：原子以ABAB的方式堆积，体心立方近似密堆积，（110）面为密排面。原子分布在立方体的8个顶点与体心上。（2）原子分布：第6页/共44页晶胞含有：2个八面体空隙 4个四面体空隙；（3）单位晶胞原子数：单位晶胞原子数：n=2；（4）原子的空间坐标：第7页/共44页（5）原子半径与点阵常数：体心立方结构（a=b=c）：第8页/共44页（6）配位数：A2型结构：型结构：-Fe、铬、钨、钼、钒、铌、铬、钨、钼、钒、铌、钛和钛和 锆锆等等CN=8致密度：K=0.68（7）致密度（堆垛密度）：第9页/共44页3、密排六方结构（A3型）（1）密堆积情况：原子以ABAB的方式堆积，六方紧密堆积，（0001）面为密排面。12个原子分布在六方晶胞的顶点、2个原子处于上下底心、3个原子在六方晶胞体内。（2）原子分布：第10页/共44页晶胞含有：6（2）个八面体空隙；12（4）个四面体空隙；（3）单位晶胞原子数：六方晶胞原子数：Z=6；单位晶胞原子数：Z=2；第11页/共44页（4）原子的空间坐标：（5）原子半径与点阵常数：密排六方结构（a=b=c）：第12页/共44页（6）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：K=0.74（7）致密度（堆垛密度）：第13页/共44页1、金刚石结构 常见共价晶体的晶体结构立方晶系（2 2）碳原子位于立方体的8 8个顶点，6 6个面心及立方体内4 4个小立方体的中心。（1）金刚石是面心立方格子（3）单位晶胞原子数：n8第14页/共44页（5 5）每个碳原子周围都有四个碳，碳原子之间形成共价键，CNCN4 4（4）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BN第15页/共44页2、石墨结构六方晶系 石墨结构中：层内碳原子以共价键相连，CN3，三角形配位；层间碳原子则以分子键相连。石墨结构为碳原子成层状排列，每一层中碳原子成六方环状排列。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第16页/共44页根据数量关系（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：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（尖晶石（MgAl2O4）型）型 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：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第17页/共44页（1）密堆积情况：Cl-离子面心立方堆积；Na+离子填充八面体空隙；晶胞分子数：Z=4；晶胞中：4个八面体空隙 8个四面体空隙；Na+离子填充全部八面体空隙1、NaCl型结构立方晶系第18页/共44页（2）质点坐标：晶胞常数：a0=2(r+r)第19页/共44页（3）配位数与配位多面体：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等等第20页/共44页2、CsCl型结构（1）密堆积情况：Cl-简单立方堆积；Cs+离子填充立方体空隙；晶胞分子数：Z=1；立方晶系晶胞常数：第21页/共44页CsCl型：型：CsBr、CsI、TlCl、NH4Cl（2）质点坐标：或（3）配位数与配位多面体：第22页/共44页（1）密堆积情况：S2-离子面心立方堆积；Zn2+离子填充四面体空隙；晶胞分子数：Z=4；晶胞中：4个八面体空隙 8个四面体空隙；Zn2+离子填充1/2四面体空隙3、闪锌矿型结构（-ZnS）立方晶系第23页/共44页（2）质点坐标：第24页/共44页（3）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等的硫化物、等的硫化物、硒化物和碲化物，硒化物和碲化物，CuCl 等等第25页/共44页（1）密堆积情况：S2-离子六方紧堆积；Zn2+离子填充四面体空隙；单位晶胞分子数：Z=2；晶胞中：2个八面体空隙 4个四面体空隙；Zn2+离子填充1/2四面体空隙4、纤锌矿型结构(-ZnS)六方晶系第26页/共44页（2）质点坐标：其中，其中，u0.875（3）配位数与配位多面体：Zn2与 S2的配位数均为：4第27页/共44页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等等第28页/共44页（1）密堆积情况：Ca2 离子面心立方堆积；F离子填充八面体空隙；晶胞分子数：Z=4；晶胞中：4个八面体空隙 8个四面体空隙；F离子填充全部四面体空隙5、萤石（CaF2）型结构立方晶系第29页/共44页（2）质点坐标：晶胞常数：第30页/共44页（3）配位数与配位多面体：r/r0.975，CNCa8 CNF4CaF8FCa4第31页/共44页 萤石型（萤石型（RO2）：）：反萤石型（反萤石型（R2O）：）：ZrO2、ThO2、CeO2、VO2、BaF2等Li2O、Na2O、K2O.第32页/共44页（1）密堆积情况：O2-离子近似六方紧密堆积；Ti4+离子填充1/2八面体空隙；晶胞分子数：Z=2；晶胞中：2个八面体空隙 4个四面体空隙；6、金红石（TiO2）型结构四方晶系第33页/共44页（2）质点坐标：u0.31第34页/共44页（3）配位数与配位多面体：r/r0.44，CNTi6CNO3TiO6TiO2型：型：GeO2、SnO2、PbO、MnO2第35页/共44页（1）密堆积情况：Ca2和O2 作面心立方堆积；Ti4+离子填充1/4八面体空隙；晶胞分子数：Z=1；晶胞中：4个八面体空隙 8个四面体空隙；7 7、钙钛矿（CaTiOCaTiO3 3）型结构立方晶系第36页/共44页（2）质点坐标：第37页/共44页（3）配位数与配位多面体：Ti4+：r/r0.436，CNTi6Ca2+：r/r0.96，CNCa12O2：CNO6第38页/共44页8、MgAl2O4尖晶石型结构立方晶系第39页/共44页O2 面心立方堆积；Mg2+离子填充1/8四面体空隙；Al3+离子填充1/2八面体空隙；晶胞分子数：Z=8；8个Mg、16个Al、32个O第40页/共44页尖晶石型晶体结构中多面体连接方式第41页/共44页 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第42页/共44页例：已知Na+离子半径为0.102nm，Cl-离子半径为0.181nm，计算NaCl结构的堆积系数及密度。第43页/共44页感谢您的观看。第44页/共44页