常见九种典型的晶体结构-课件.pptx
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- 常见 典型 晶体结构 课件
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1、常见九种典型的晶体结构常见九种典型的晶体结构_图文图文.ppt(1)立方面心结构:空间群:Fm3m,相当于等大球立方最紧密堆积。(2)六方结构:空间群:P63/mmc,相当于等大球六方最紧密堆积。(3)立方体心结构:空间群:Im3m,为非最紧密堆积方式。空间群:Pm3m,立方原始格子。空间群:P-3m,三方原始格子。在单位晶胞中,阳离子分布在8个角顶,阴离子分布中由上下各3个阳离子构成的正三方柱中,并间隔地在上半部的中心和下半部的中心。因此,该结构也可以理解为:阴离子做六方最紧密堆积,阳离子填充在间隔一层的全部八面体空隙中。具有该种结构的物质主要有:VCl2,PbI2,GeI2,PtO2,To
2、Br2,RhTe2,TiS2,TiSe2,TiTe2,SnS2,MnI2,NiTe2,PdTe2,PtS2,CdI2,MgI2,CaI2,CoBr2,FeBr2,FeI2,ZrS2,ZrSe2,MnBr2等。具有反CaI2结构的物质有:Ag2F,B2O,Ni2C空间群:空间群:Fm3mFm3m,立方面心结构。,立方面心结构。CaCa分布于晶胞的角顶及面心;分布于晶胞的角顶及面心;F F分布在晶胞分布在晶胞8 8等分等分之后每个小立方体的中心。之后每个小立方体的中心。萤石结构可以萤石结构可以理解为:理解为:CaCa2+2+做立做立方最紧密堆积,方最紧密堆积,F F-充填在充填在其中全部的其中全部
3、的四面体孔隙中。四面体孔隙中。N N个球最紧密堆积有个球最紧密堆积有2N2N个四面体空隙个四面体空隙,所以所以Ca:F=1:2Ca:F=1:2,故得其分子式为故得其分子式为CaFCaF2 2。萤石晶胞中存在平行于萤石晶胞中存在平行于(111)面的离子堆积层,)面的离子堆积层,因此,萤石具有因此,萤石具有111完全完全解理。解理。阳离子配位四面体的连接:共棱联结形成的萤石结构。阳离子配位四面体的连接:共棱联结形成的萤石结构。晶胞中由晶胞中由8 8个个 FCaFCa4 4 共棱连接而成,而且四面体的每根共棱连接而成,而且四面体的每根棱都被共用了。棱都被共用了。阴离子配位立方体:全部共棱形成萤石结构
4、。阴离子配位立方体:全部共棱形成萤石结构。CaFCaF8 8 配位立方体沿配位立方体沿3 3维方向相间排列而成。维方向相间排列而成。反萤石型结构反萤石型结构 球键图球键图 阳离子四面体配位阳离子四面体配位 阴离子立方体配位阴离子立方体配位反萤石型结构可看作:阴离子做立方最紧密堆积,阳离反萤石型结构可看作:阴离子做立方最紧密堆积,阳离子充填在全部的四面体空隙中。子充填在全部的四面体空隙中。空间群:Fm3m,立方面心格子。具有具有NaCl型结构的部分物质。型结构的部分物质。表9.4 与石盐等结构的物质(111)(200)(220)空间群空间群 F-43m,立方面心格子。,立方面心格子。Zn分布于晶
5、胞的角顶及面心。如果把晶胞分布于晶胞的角顶及面心。如果把晶胞8等分,等分,S分分布于间隔的小立方体的中心。布于间隔的小立方体的中心。闪锌矿的晶体结构:球键图闪锌矿的晶体结构:球键图(左左)、配位多面体连接图、配位多面体连接图(右右)结构中,结构中,S S2-2-和和ZnZn2+2+配位数都是配位数都是4 4,配位多面体都,配位多面体都是四面体。四面体共角顶相联。是四面体。四面体共角顶相联。从图可看出,从图可看出,SZn4SZn4四面体(四面体(ZnS4ZnS4 四面体四面体也是一样)共角顶联成也是一样)共角顶联成的四面体基元层与的四面体基元层与111111方向垂直方向垂直。由于由于S S2-2
6、-和和ZnZn2+2+都呈配位四面体,所以都呈配位四面体,所以闪锌矿只用一种配位闪锌矿只用一种配位多面体结构形式表达多面体结构形式表达(S(S和和ZnZn互换是一样的互换是一样的)。如果将闪锌矿结构中的如果将闪锌矿结构中的ZnZn和和S S都变成都变成C C,则结构变成金刚则结构变成金刚石结构(石结构(Fd3mFd3m)。)。具有闪锌矿型结构的物质具有闪锌矿型结构的物质 等轴晶系,空间群等轴晶系,空间群Fd3mFd3m。立方面心结构。立方面心结构。金刚石的晶体结构中,碳原子分布在角顶和面心,以及把晶胞金刚石的晶体结构中,碳原子分布在角顶和面心,以及把晶胞八等分之后,半数交替的小立方体中心。八等
7、分之后,半数交替的小立方体中心。金刚石的晶体结构可以看成是半数的金刚石的晶体结构可以看成是半数的C C作立方最紧密堆积作立方最紧密堆积(蓝蓝球球),另外一半,另外一半C C相间地充填在其中的四面体孔隙中相间地充填在其中的四面体孔隙中(红球红球)而构而构成的。成的。该晶体是典型的原子晶体,每个碳原子都以该晶体是典型的原子晶体,每个碳原子都以sp3sp3杂化轨道与四杂化轨道与四个碳原子形成强的共价键,键长为个碳原子形成强的共价键,键长为0.155nm0.155nm,键角为,键角为10910928162816,即,即C C的配位数的配位数4 4,配位多面体是四面体。碳碳配位,配位多面体是四面体。碳碳
8、配位四面体在三维空间共角顶相联,形成最坚强的晶体结构。四面体在三维空间共角顶相联,形成最坚强的晶体结构。如果金刚石晶胞沿一个如果金刚石晶胞沿一个L L3 3立起来,金刚石似乎显示出层状结立起来,金刚石似乎显示出层状结构特征,虽然不是很特征,但金刚石的确平行构特征,虽然不是很特征,但金刚石的确平行111111存在中等存在中等解理。解理。由于由于C-CC-C键的键能大(键的键能大(347 kJ/mo347 kJ/mo),价电子都参与了共价键),价电子都参与了共价键的形成,使得晶体中没有自由电子,所以金刚石是自然界中最的形成,使得晶体中没有自由电子,所以金刚石是自然界中最坚硬的固体,熔点高达坚硬的固
9、体,熔点高达3550 3550。金刚石及其等结构物质比较金刚石及其等结构物质比较物质名称物质名称金刚石金刚石单晶硅单晶硅锗锗锡锡化学式化学式C CSiSiGeGeSnSn a a0 0/nmnm0.35670.35670.54310.54310.56230.56230.64890.6489H H10107 76 65 5D/g/cmD/g/cm3 33.513.512.3362.3365.475.475.775.77颜色颜色无色无色黑色黑色淡灰色淡灰色白色白色熔点熔点()()3550355014101410958958937937主要用途主要用途超硬材料超硬材料半导体材料半导体材料半导体材料半
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