三、 晶體的特點
⑴均勻性
⑵各向異性
⑶自範性
⑷有明顯確定的熔點
⑸有特定的對稱性
⑹使X射線產生衍射
四、 晶胞
向量a,b,c的長度a,b,c及其相互間的夾角α,β,γ稱為點陣引數或晶胞引數。
圖1 晶胞結構
五、晶體結構的密堆積原理
許多晶體中的粒子(包括原子、分子或離子等)總是傾向於採取密堆積的結構,即具有堆積密度大、粒子的配位數高、能充分利用空間等結構特點。密堆積方式因充分利用了空間,而使體系的勢能儘可能降低,而結構穩定。密堆積原理是我們研究晶體結構,理解晶體結構的基本原理與實際晶體結構之間關係,解決晶體結構實際問題的重要工具。
1.定義:所謂密堆積結構是指由無方向性的金屬鍵、離子鍵和範德華力等結合的晶體中,原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向於相互配位數高,能充分利用空間的堆積密度最大的那些結構。
面心立方最密堆積(A1)
常見的密堆積形型式 六方最密堆積(A3)
體心立方密堆積(A2)
2.面心立方最密堆積(A1)和六方最密堆積(A3)
同一層中球間有三角形空隙,平均每個球攤列2個空隙。第二層一個密堆積層中的突出部分正好處於第一層的空隙即凹陷處,第二層的密堆積方式也只有一種,但這兩層形成的空隙分成兩種:
四面體空隙(被四個球包圍)
正八面體空隙(被六個球包圍)
第三層 堆積 方式有兩種:
突出部分落在正四面體空隙 AB堆積(A3六方最密堆積)
突出部分落在正八面體空隙 ABC堆積(A1面心立方最密堆積)
3. 體心立方密堆積(A2)
A2不是最密堆積。每個球有八個最近的配體(處於邊長為a的立方體的8個頂點)和6個稍遠的配體,分別處於和這個立方體晶胞相鄰的六個立方體中心。故其配體數可看成是14,空間利用率為68.02%。
此外,還有A4金剛石型堆積(四面體堆積)和簡單立方堆積。
表1。 堆積方式及性質小結堆積方式 晶胞型別 空間利用率 配位數 例項
面心立方最密堆積(A1) 面心立方 74% 12 Cu、Ag、Au
六方最密
堆積(A3) 六方 74%
12 Mg、Zn、Ti
體心立方密堆積(A2) 體心立方
68% 8(或14) Na、K、Fe
金剛石型堆積(A4) 面心立方 34% 4 Sn
簡單立方堆積 簡單立方 52% 6 Po
六、晶體型別
1. 離子晶體
離子鍵無方向性和飽和性,在離子晶體中正、負離子儘可能地與異號離子接觸,採用最密堆積。離子晶體可以看作大離子進行等徑球密堆積,小離子填充在相應空隙中形成的。
離子晶體多種多樣,這裡主要介紹以下幾種基本結構型式。
(1) NaCl型
分析:(a)立方晶系,面心立方晶胞;(b)Na+和Cl- 配位數都是6;(c)Z=4;(d)Na+,C1-,離子鍵;(e)Cl- 離子和Na+離子沿(111)週期為|AcBaCb|地堆積,ABC表示Cl- 離子,abc表示Na+離子; Na+填充在Cl-的正八面體空隙中。
(2) CsCl型
分析:(a)立方晶系,簡單立方晶胞;(b)Z=1;(c)Cs+,Cl-,離子鍵; (d)配位數8。
(3) ZnS型
ZnS是S2-最密堆積,Zn2+填充在一半四面體空隙中。分立方ZnS和六方ZnS。
立方ZnS:(a)立方晶系,面心立方晶胞,Z=4;(b)S2-立方最密堆積|AaBbCc|;(c)
配位數4。
六方ZnS:(a)六方晶系,簡單六方晶胞;(b)Z=2;(c)S2-六方最密堆積|AaBb|;
(d)配位數4。
2.金屬晶體
金屬鍵是一種很強的化學鍵,其本質是金屬中自由電子在整個金屬晶體中自由運動,從而形成了一種強烈的吸引作用。絕大多數金屬單質都採用A1、A2和A3型堆積方式;而極少數如:Sn、Ge、Mn等採用A4型或其它特殊結構型式。
3. 分子晶體
定義:單原子分子或以共價鍵結合的有限分子,由分子間作用力凝聚而成的晶體。
常見分子晶體介紹。
4.原子晶體
定義:以共價鍵形成的晶體。共價鍵有方向性和飽和性,因此,原子晶體一般硬度大,熔點高,不具延展性。
三、 晶體的特點
⑴均勻性
⑵各向異性
⑶自範性
⑷有明顯確定的熔點
⑸有特定的對稱性
⑹使X射線產生衍射
四、 晶胞
向量a,b,c的長度a,b,c及其相互間的夾角α,β,γ稱為點陣引數或晶胞引數。
圖1 晶胞結構
五、晶體結構的密堆積原理
許多晶體中的粒子(包括原子、分子或離子等)總是傾向於採取密堆積的結構,即具有堆積密度大、粒子的配位數高、能充分利用空間等結構特點。密堆積方式因充分利用了空間,而使體系的勢能儘可能降低,而結構穩定。密堆積原理是我們研究晶體結構,理解晶體結構的基本原理與實際晶體結構之間關係,解決晶體結構實際問題的重要工具。
1.定義:所謂密堆積結構是指由無方向性的金屬鍵、離子鍵和範德華力等結合的晶體中,原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向於相互配位數高,能充分利用空間的堆積密度最大的那些結構。
面心立方最密堆積(A1)
常見的密堆積形型式 六方最密堆積(A3)
體心立方密堆積(A2)
2.面心立方最密堆積(A1)和六方最密堆積(A3)
同一層中球間有三角形空隙,平均每個球攤列2個空隙。第二層一個密堆積層中的突出部分正好處於第一層的空隙即凹陷處,第二層的密堆積方式也只有一種,但這兩層形成的空隙分成兩種:
四面體空隙(被四個球包圍)
正八面體空隙(被六個球包圍)
第三層 堆積 方式有兩種:
突出部分落在正四面體空隙 AB堆積(A3六方最密堆積)
突出部分落在正八面體空隙 ABC堆積(A1面心立方最密堆積)
3. 體心立方密堆積(A2)
A2不是最密堆積。每個球有八個最近的配體(處於邊長為a的立方體的8個頂點)和6個稍遠的配體,分別處於和這個立方體晶胞相鄰的六個立方體中心。故其配體數可看成是14,空間利用率為68.02%。
此外,還有A4金剛石型堆積(四面體堆積)和簡單立方堆積。
表1。 堆積方式及性質小結堆積方式 晶胞型別 空間利用率 配位數 例項
面心立方最密堆積(A1) 面心立方 74% 12 Cu、Ag、Au
六方最密
堆積(A3) 六方 74%
12 Mg、Zn、Ti
體心立方密堆積(A2) 體心立方
68% 8(或14) Na、K、Fe
金剛石型堆積(A4) 面心立方 34% 4 Sn
簡單立方堆積 簡單立方 52% 6 Po
六、晶體型別
1. 離子晶體
離子鍵無方向性和飽和性,在離子晶體中正、負離子儘可能地與異號離子接觸,採用最密堆積。離子晶體可以看作大離子進行等徑球密堆積,小離子填充在相應空隙中形成的。
離子晶體多種多樣,這裡主要介紹以下幾種基本結構型式。
(1) NaCl型
分析:(a)立方晶系,面心立方晶胞;(b)Na+和Cl- 配位數都是6;(c)Z=4;(d)Na+,C1-,離子鍵;(e)Cl- 離子和Na+離子沿(111)週期為|AcBaCb|地堆積,ABC表示Cl- 離子,abc表示Na+離子; Na+填充在Cl-的正八面體空隙中。
(2) CsCl型
分析:(a)立方晶系,簡單立方晶胞;(b)Z=1;(c)Cs+,Cl-,離子鍵; (d)配位數8。
(3) ZnS型
ZnS是S2-最密堆積,Zn2+填充在一半四面體空隙中。分立方ZnS和六方ZnS。
立方ZnS:(a)立方晶系,面心立方晶胞,Z=4;(b)S2-立方最密堆積|AaBbCc|;(c)
配位數4。
六方ZnS:(a)六方晶系,簡單六方晶胞;(b)Z=2;(c)S2-六方最密堆積|AaBb|;
(d)配位數4。
2.金屬晶體
金屬鍵是一種很強的化學鍵,其本質是金屬中自由電子在整個金屬晶體中自由運動,從而形成了一種強烈的吸引作用。絕大多數金屬單質都採用A1、A2和A3型堆積方式;而極少數如:Sn、Ge、Mn等採用A4型或其它特殊結構型式。
3. 分子晶體
定義:單原子分子或以共價鍵結合的有限分子,由分子間作用力凝聚而成的晶體。
常見分子晶體介紹。
4.原子晶體
定義:以共價鍵形成的晶體。共價鍵有方向性和飽和性,因此,原子晶體一般硬度大,熔點高,不具延展性。