第二章晶体结构单质无机化合物硅酸盐ppt课件.ppt

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1、2.4单质晶体结构2.4.1金属晶体结构2.4.2非金属晶体结构1、为什么大多数金属晶体中的原子呈紧密堆积？2、为什么金属晶体会有A1、A2、A3的结构差异？2、金属键及金属晶体结构的特性与金属的性质有何关系？（1）常见金属晶体结构2.4.1金属晶体的结构图2-22常见金属晶体的晶胞结构（a）面心立方（A1型）（b）体心立方（A2型）（c）密排六方（A3型）常见面心立方的金属有Au、Ag、Cu、Al、γ-Fe、Ni等二十多种。坐标为［0，0，0］、［0,1/2,1/2］等，晶胞中所含原子数为4。常见体心立方的金属有α－Fe、β－Ti、Cr、W等三十多种

2、。坐标为［0，0，0］、［1/2,1/2,1/2］。原子数为2。常见密排六方的金属有Be、Zn、Mg、α-Ti等二十多种。坐标为［0，0，0］,[2/3,1/3,1/2］，原子数为6。（2）金属中原子紧密堆积的化学基础金属元素的最外层电子多数属于“S”型，其轨道无方向性，可与任何方向的相邻原子的s轨道重叠，相邻原子的数目在空间几何因素允许的情况下并无严格的限制，因此，金属键既没有方向性，也没有饱和性。只有紧密的方式堆积，才能使各个S轨道得到最大程度的重叠，使晶体结构最为稳定。为什么同为s1型电子构型，却呈两种不同堆积方式呢？A、金属或合金在组成上不遵守

3、定比定律B、金属或合金表现出良好的导电性、导热性、塑性和延展性金属晶体为韧性材料;非金属晶体为脆性材料。为什么？（3）金属键的结构特征及金属的特性工业上滚扎钢材过程A、惰性气体元素的晶体惰性气体在低温下，形成面心立方或六方密堆晶体。范德华键。B、其他非金属元素单质的晶体结构休谟－偌瑟瑞（Hume-Rothery）规则：如果某非金属元素的原子能以单键与其他原子共价结合形成单质晶体，则每个原子周围共价单键的数目为8减去元素所在周期表中的族数（m或n），即共价单键数目为（8-m）。此规则亦称为（8-m）规则。2.4.2非金属元素单质的晶体结构(了解)卤素分子

4、晶体2.5无机化合物结构掌握描述晶体结构的方法，熟悉它们所属晶系、晶体中质点的堆积方式，空间坐标，配位数、配位多面体及其连接方式，晶胞分子数，空隙填充率、空间格子构造、键力分布等。最终建立起材料组成－结构－性能之间相互关系的直观图像。本章重点AX型结构主要有CsCl、NaCl、ZnS、NiAs等类型的结构，其键性主要是离子键，其中前二者是典型的离子晶体，ZnS带有一定的共价键成分，是一种半导体材料。大多数AX型符合正负离子半径比与配位数的定量关系，见表2.10。2.5.1AX型结构（1）、NaCl型结构许多AX型的化合物，包括许多陶瓷材料如MgO,Ca

5、O,NiO,CoO,MnO和PbO等都形成该结构。共棱连接（2）、CsCl（3）、立方ZnS（闪锌矿）常见该结构的化合物有Be、Cd、Hg等的硫化物等。（4）、六方ZnS（纤锌矿）六方晶系，S2-作六方最紧密堆积，Zn2+占50%四面体空隙。分子数为6，平行六面体晶胞中，分子数为2。结构各由一套六方格子穿插而成。常见BeO、CdS、GaAs等。性质：某些像六方ZnS型的晶体，由于加热使整个晶体温度变化，结果在与该晶体c轴垂直方向的一端出现正电荷，在相反的一端出现负电荷的性质。结构特征：无对称中心存在。热释电效应：极性晶体因温度变化而发生电极化改变的现象

6、。用途：热释电材料、声电转换材料（可作红外探测器）。通过半导体进行声电相互转换的现象称为声电效应。AX2型结构主要有萤石型（激光基质材料），金红石型（集成光学棱镜材料）和方石英型（α方石英，光学材料和压电材料）。还有CdI2和CdCl2型，此类材料是固体润滑剂。AX2：萤石型正负离子半径比为≥0.732；金红石型为0.414-0.732；α－方石英型为0.225-0.414。2.5.2、AX2型结构（1）、萤石型和NaCl性质相比，键力较NaCl强，故硬度较大，熔点较高（1410℃），密度较大（3.18g/cm3），水中溶解度小。沿（111）面易发生解

7、理。ZrO2,UO2,CeO2,ThO2均属此类结构。反萤石结构反萤石型结构中，由阴离子如氧离子O2-作面心立方紧密堆积，阳离子占据所有四面体空隙。形成反萤石结构的化合物的化学计量比为A2B例如：Li2O、Na2O、K2O以及K2S、Li2Se、Na2Te等反同形体四方晶系，O2－作近似六方最紧密堆积，钛位于角顶及体心位置，坐标如书P44所述。钛配位数为6，氧的配位数为3。钛填充在1/2的八面体空隙中。分子数为2。由2套Ti简单四方格子和4套O的简单格子相互穿插而成。（2）、金红石型金红石具很高的折射率（2.76），高的介电系数。u＝0.314.594

8、Å刚玉，单晶体为宝石。三方晶系，晶胞大且结构复杂。其中O2－作近似地六方密排，Al3+填充在2