第二章 结晶学基础ppt课件.ppt

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1、2.2.1典型的金属晶体结构2.2物质的晶体结构1典型金属的晶体结构是最简单的晶体结构。在元素周期表中共有70多种金属元素,由于金属键无方向性和饱和性,所以典型金属的晶体具有高对称性,高密度的特点。常见的典型金属晶体是面心立方、体心立方和密排六方三种晶体。2.2.1典型的金属晶体结构(a)面心立方(A1型)(b)体心立方(A2型)(c)密排六方(A3型)22.2.1.1面心立方结构常见面心立方的金属有Au、Ag、Cu、Al、-Fe等。32.2.1.1面心立方结构1.晶胞中的原子数:在面心立方结构中,在晶胞的8个角上各有一个原子,在晶胞的6个面中心各有一个原子。由于晶体可以看做是由很

2、多晶胞堆砌在一起的,所以每个晶胞角上的原子不能只属于这一个晶胞,而是被相邻的8个晶胞所共有,每个晶胞实际上只占有该原子的1/8,;面心上的原子属于两个晶胞共有,每个晶胞占有该原子的1/2。晶胞中所含原子数为4。42.2.1.1面心立方结构2.晶格常数和原子半径:对于面心立方结构,3个棱边的长度相等,a=b=c,所以晶格常数只有一个数值a;原子半径由原子的种类决定,不等于晶格常数。从图中可以看出,在面心立方晶胞的面对角线方向,原子排列最紧密,面对角线的长度刚好等于4个原子的半径。原子的半径r:52.2.1.1面心立方结构3.原子排列的紧密程度---致密度:致密度:是衡量晶胞中原子堆垛的

3、紧密程度的。其定义为晶格中原子所占实际体积与整个晶胞体积之比。致密度越大,原子的排列越紧密。62.2.1.1面心立方结构74.间隙:面心立方晶体的致密度为0.74,说明原子不可能把整个晶胞空间都占满,在晶体结构存在有空隙,因此,一些直径较小的其他元素原子就可以进入到这些间隙当中,形成合金。面心立方结构中有两种间隙,八面体间隙和四面体间隙。八面体间隙由6个面心原子围成的,四面体间隙是由晶胞角上的1个原子与3个面心原子围成的。2.2.1.1面心立方结构八面体间隙四面体间隙82.2.1.2体心立方结构常见体心立方的金属有-Fe、V、Mo等。92.2.1.2体心立方结构1.晶胞中的原子数:

4、在体心立方结构中,在晶胞的8个角上各有一个原子,在晶胞的中心有一个原子。晶胞中所含原子数为2。102.2.1.2体心立方结构2.晶格常数和原子半径:对于面心立方结构,3个棱边的长度相等,a=b=c,所以晶格常数也只有一个数值a;从图中可以看出,在体心立方晶胞的体对角线方向,原子排列最紧密,体对角线的长度刚好等于4个原子的半径。原子的半径r:113.2.1.2体心立方结构3.原子排列的紧密程度---配位数、致密度:124.间隙:体心立方晶体的致密度为0.68,说明体心立方晶胞的致密度要小于面心立方结构的,体心立方结构中也存在有两种间隙,八面体间隙和四面体间隙。八面体间隙是由4个角上的原

5、子与上、下两个体心原子围成的,是个扁八面体间隙。四面体间隙是由一条棱边两端的原子与上、下两个体心原子围成的。2.2.1.2体心立方结构扁八面体间隙四面体间隙13金刚石晶体结构化学式C:晶体结构为立方晶系,立方面心格子,碳原子位于立方面心的所有结点位置和交替分布在立方体内四个小立方体中心;每个晶胞中原子数Z=8,每个碳原子周围都有4个碳原子,之间以共价键结合。性质:硬度大、具有半导体性能、极好的导热性;与其结构相同的有硅、锗、灰锡、合成立方氮化硼等。1415一、AX型结构,二、AX2型结构,三、A2X3型结构,四、ABO3型结构,五、AB2O4型(尖晶石,spinelle)结构2.2.

6、2离子晶体结构16一.AX型结构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CsCl,NaCl是典型的离子晶体,NaCl晶体是一种透红外材料;ZnS带有一定的共价键成分,是一种半导体材料;NiAs晶体的性质接近于金属。大多数AX型化合物的结构类型符合正负离子半径比与配位数的定量关系,见表1-4。只有少数化合物在r+/r-0.732或r+/r-0.414时仍属于NaCl型结构。如KF,LiF,LiBr,SrO,BaO等。2.2.2.1典型的离子晶体结构171.NaCl型结构NaCl属于立方晶系(见图1-15),晶胞参数的关系是a=b=c

7、,===90o,点群m3m,空间群Fm3m。结构中Cl-离子作面心立方最紧密堆积,Na+填充八面体空隙的100%;两种离子的配位数均为6;配位多面体为钠氯八面体[NaCl6]或氯钠八面体[ClNa6];八面体之间共棱连接(共用两个顶点);一个晶胞中含有4个NaCl“分子”,整个晶胞由Na+离子和Cl-离子各一套面心立方格子沿晶胞边棱方向位移1/2晶胞长度穿插而成。1819描述结构的方法(1)坐标系法Cl-:000,½½0,½0½,0½½Na+:00½

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