固体无机化学第二(1)

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1、第二章固体的结构和表征2.1固体的结构晶体结构：在三维空间由原子按一定排列的空间结构重复单元组成。无定型结构：原子或离子在三维空间上排列没有规律性和周期性，呈杂乱堆积的状态；无机玻璃、凝胶、非晶态半导体、无定形碳等液晶结构：具有流动性的液态物质在结构上仍保存着一维或二维有序排列，从而在物理性质上呈现各向异性，形成介于晶体和液体之间的过渡状态。晶格:构成单元（点）在三维空间中周期性排列。晶胞：晶格的重复单元，由三个结晶方向的平移矢量a,b,c和轴间夹角，，定义。七个晶系14种空间点阵形式+32个晶体点群==230个空间群加上自旋的操作，空间群总数1651。晶体中可能存在

2、的对称元素晶系及其特征对称元素立方晶系4个对角线方向有三重轴六方晶系1个方向上有六重轴四方晶系1个方向上有四重轴三方晶系1个方向上有三重轴正交晶系3个互相垂直的二重轴、或2个互相垂直的对称面单斜晶系1个二重轴或对称面三斜晶系无14种空间点阵形式14种空间点阵形式32种晶体点群晶体化学（CrystalChemistry）研究的就是晶体的结构化学。包括晶体结构的描述和分类，控制一定组分化合物的结构类型的因素，某类晶体结构形成的条件，晶体结构与物理或化学性质之间的联系。晶体学（Crystallography）解析晶体结构的方法。2.1.1晶体结构的描述（1）密堆积方法（2）多面体

3、方法（3）球棍方法1.密堆积方法(1)六方密堆积结构(hcp)：…ABABAB…(2)立方密堆积结构(ccp)：…ABCABCABC…配位数：12晶胞单元：（1）立方密堆积结构(ccp)：面心立方（2）六方密堆积结构(hcp)：每个单胞含两个球体–(0,0,0),(1/3,2/3,1/2)密度：密堆积：74.05%的体积被球体所占据体心立方：68.02%c.c.p.密堆积c.c.p.h.c.p.四面体和八面体间隙位置具有密堆积结构的材料(1)金属(2)合金(3)离子结构(4)共价网状结构(5)分子结构CubiccloseHexagonalcloseBodycentredpa

4、cked,apacked,a,ccubic,aCu3.6147Be2.28563.5832Fe2.8664Ag4.0857Mg3.20945.2105Cr2.8846Au4.0783Zn2.66494.9468Mo3.1469Al4.0495Cd2.97885.6167W3.1650Ni3.5240Ti2.5064.6788Ta3.3026Pd3.8907Zr3.3125.1477Ba5.019Pt3.9239Ru2.70584.2816Pb4.9502Os2.73534.3191Re2.7604.458Table2.2SomeclosepackedstructuresIn

5、terstitialsitesAnionarrangementT+T-OctExamplesc.c.p.--1NaCl,rocksalt1--ZnSblende1/81/81/2MgAl2O4,spinel--1/2CdCl21--CuFeS2--1/3CrCl311-K2Oantifluoriteh.c.p.--1NiAs1--ZnS,wurtzite--1/2CdI2--1/2TiO2,rutile--2/3Al2O31/81/81/2Mg2SiO4,olivine1--β-Li3PO41/21/2-γ-Li3PO4c.c.p.’CaO3’layers--1/4CaTi

6、O3,perovskiteAl2Br6密堆积表示合金储氢2.多面体表示1、鲍林（Pauling）规则（1）第一规则：在正离子周围形成负离子配位多面体，正负离子的距离是离子半径之和，配位数决定于半径比。（2）电价规则：在一稳定的离子结构中，每一负离子的电价等于或近乎等于从邻近的正离子至该负离子的各静电键强度s的总和:z-si,而si=(z+i)/ui,z为离子的电荷数,ui为电荷为zi的正离子周围的负离子配位数，i是某一负离子和它周围正离子形成的静电键的数目。（3）第三规则：在一配位结构中，配位多面体间倾向于不公用边，特别是不公用面。（4）第四规则：在结构中有多种正离子时

7、，高价低配位数的正离子配位多面体之间倾向于不公用几何元素。（5）第五规则：在结构中实质上不同的原子种类数一般趋向于尽量少。鲍林第三规则：共享多面体边，特别是共享面的存在，将降低结构的稳定性。2、由四面体、八面体组成的结构（1）由纯四面体构成的结构共顶：4个顶，AX4，最大A…A=2AX，A-X-A=102o16’–180oA，每个顶由两个四面体共享。假定所有四面体都相同，可能分子式有：A2X7（共享1个顶点）AX3（共享2个顶点）A2X5（共享3个顶点）AX2（共享4个顶点）AX2A2X7（共享1个顶点）AX3（共