無機化合物典型結(jié)構(gòu)

1、1 概述概述 （1）組成組成-結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)-性能之間的關(guān)系性能之間的關(guān)系 （2）與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的因素與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的因素F (X) = (晶體化學(xué)組成，晶體中質(zhì)點的相對大小，極化性能晶體化學(xué)組成，晶體中質(zhì)點的相對大小，極化性能)2 結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型 需表述下列內(nèi)容：需表述下列內(nèi)容：（1）晶系晶系 （2）組成部分組成部分（3）配位數(shù)配位數(shù)CN （4）晶胞中結(jié)構(gòu)單元數(shù)目及位置晶胞中結(jié)構(gòu)單元數(shù)目及位置 Z=?（5）格子形式格子形式礦物名稱：石鹽。礦物名稱：石鹽?；瘜W(xué)式為：化學(xué)式為：NaCI CINa+ - Na+ 離子位于面心格子的結(jié)點位置上，離子位于面心格子的結(jié)點位置上， CI離子也離子也 位于另一套

2、這樣的格子上，后一個格子與前一個格位于另一套這樣的格子上，后一個格子與前一個格 子相距子相距1/2晶棱的位移。晶棱的位移。 結(jié)構(gòu)描述：結(jié)構(gòu)描述：（1）立方晶系，立方晶系，a0.563nm，Z4（2）Na+ CI離子鍵，離子鍵，NaCI為離子晶體為離子晶體.（3）CN+ CN- 6（4）- CI離子按立方最緊密堆積方式堆積，離子按立方最緊密堆積方式堆積， Na+離子充離子充 填于全部八面體空隙。填于全部八面體空隙。 - Na+ 離子的配位數(shù)是離子的配位數(shù)是6 ，構(gòu)成，構(gòu)成Na-CI八面體。八面體。NaCI 結(jié)構(gòu)是由結(jié)構(gòu)是由Na-CI八面體以共棱的方式相連而成八面體以共棱的方式相連而成Na+CI

3、結(jié)點的坐標(biāo)為：結(jié)點的坐標(biāo)為： 4 CI ： 000， 1/2 1/2 0 ， 1/2 0 1/2 ， 0 1/2 1/2 4 Na+ ： 1/2 1/2 1/2 ，00 1/2 ， 0 1/2 0 ， 1/2 0 0（5）立方面心格子立方面心格子CI、 Na+各一套各一套（6）同結(jié)構(gòu)晶體有：同結(jié)構(gòu)晶體有：MgO、CaO、SrO、BaO、FeO、CoO化學(xué)式為：化學(xué)式為： C晶體結(jié)構(gòu)為：晶體結(jié)構(gòu)為：立方晶系，立方晶系，a0.356nm空間格子：空間格子： C原子組成立方面心格子原子組成立方面心格子C原子位于立方面心的所原子位于立方面心的所有結(jié)點位置和交替分布在有結(jié)點位置和交替分布在立方體內(nèi)的四個

4、小立方體立方體內(nèi)的四個小立方體的中心的中心 鍵型：鍵型： 每個每個C原子周圍有四個原子周圍有四個C 碳原子之間形成共價鍵碳原子之間形成共價鍵形成：形成： 自然界形成實驗室合成自然界形成實驗室合成性質(zhì)：性質(zhì)： 金剛石是金剛石是硬度最大硬度最大的礦物的礦物 具有半導(dǎo)體的性能和極好具有半導(dǎo)體的性能和極好 的導(dǎo)電性的導(dǎo)電性與金剛石結(jié)構(gòu)相同的有：與金剛石結(jié)構(gòu)相同的有： 硅、鍺、灰錫、合成的立硅、鍺、灰錫、合成的立 方氮化硼等方氮化硼等2.3 化學(xué)式：化學(xué)式： C晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)：六方晶系（六方晶系（2H），）， a 0.146nm ， c0.670nm 三方晶系（三方晶系（3R）結(jié)構(gòu)表現(xiàn)：結(jié)構(gòu)表現(xiàn)：C

5、原子組成層狀排原子組成層狀排 列，層內(nèi)列，層內(nèi)C原子成原子成 六方環(huán)狀排列，每六方環(huán)狀排列，每 個碳原子與三個相個碳原子與三個相 鄰的碳原子之間的鄰的碳原子之間的 距離為距離為0.142nm， 層與層之間的距離層與層之間的距離 為為0.335nm鍵型：鍵型：層內(nèi)層內(nèi)為共價鍵，為共價鍵，層間層間為分子鍵為分子鍵性質(zhì)：性質(zhì)：碳原子有一個電子可以在碳原子有一個電子可以在層內(nèi)層內(nèi)移動，平行于移動，平行于層的方向?qū)拥姆较蚓哂辛己玫膶?dǎo)電性。石墨的具有良好的導(dǎo)電性。石墨的硬度低，熔點高，導(dǎo)電性硬度低，熔點高，導(dǎo)電性好。好。 石墨與金剛石屬石墨與金剛石屬同質(zhì)多像變體同質(zhì)多像變體。 晶體化學(xué)：晶體化學(xué)：Cs C

6、l 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)：立方晶系，：立方晶系，a0.411nm Z1 空間格子：空間格子：Cs Cl是原始格子是原始格子Cl離子離子Cs離子離子配位多面體：配位多面體：在空間以在空間以共面共面形形 式連接。式連接。離子坐標(biāo)：離子坐標(biāo)： Cl 000 Cs1/2 1/2 1/2類似的晶體類似的晶體：CsBr，CsI， NH4Cl等等Cl離子處于立方離子處于立方 原始格子的八個原始格子的八個 角頂上，角頂上，Cs離子離子 位于立方體的中位于立方體的中 心（立方體空隙）心（立方體空隙） CNCN8， 單位晶胞中有一個單位晶胞中有一個 Cl和一個和一個Cs化化 學(xué)學(xué) 式：式：ZnS晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)：立方

7、晶系，：立方晶系，a0.540nm；Z4空間格子：空間格子：立方面心格子，立方面心格子，S2離子呈立方最緊密堆積，位于離子呈立方最緊密堆積，位于 立方面心的立方面心的 結(jié)點位置，結(jié)點位置，Zn2離子交錯地分布于離子交錯地分布于1/8 小立方體的中心，即小立方體的中心，即1/2 的四面體空隙中。的四面體空隙中。 結(jié)構(gòu)投影圖結(jié)構(gòu)投影圖：（俯視圖）用標(biāo)高來表示，：（俯視圖）用標(biāo)高來表示，0底面；底面；25 1/4；501/2；75 3/4。（。（0100；25 125；50150是等效的）是等效的）配位數(shù)配位數(shù)： CNCN4；極性共價鍵，配位型共價；極性共價鍵，配位型共價 晶體。晶體。配位多面體配位

8、多面體： ZnS4四面體，在空間以共頂方式相連接四面體，在空間以共頂方式相連接屬于閃鋅礦型結(jié)構(gòu)晶體有：屬于閃鋅礦型結(jié)構(gòu)晶體有： SiC；GaAs；AlP；InSb等。等?；瘜W(xué)式：化學(xué)式： ZnS晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)： 六方晶系；六方晶系； a0.382nm；c0.625nm；Z2 質(zhì)點坐標(biāo)：質(zhì)點坐標(biāo)： S2： 000；2/3 1/3 1/2 Zn2：00u ； 2/3 1/3 （u1/2）空間格子：空間格子： S2按六方緊密堆積排按六方緊密堆積排列列 Zn2充填于充填于1/2的四面的四面 體體 空隙，形成六方格子?？障?，形成六方格子。配位數(shù)：配位數(shù)： CNCN4多面體多面體： ZnS4四面體共頂

9、連接四面體共頂連接鍵型：鍵型： Zn、S為極性共價鍵為極性共價鍵屬纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的晶體有：屬纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的晶體有： BeO；ZnO；AlN等。等?；瘜W(xué)式：化學(xué)式： CaF2 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)：立方晶系，：立方晶系，a0.545nm，Z4空間格子：空間格子： Ca2位于立方面心的結(jié)點位置，位于立方面心的結(jié)點位置，F(xiàn)位于立方體位于立方體 內(nèi)八個小立方體的中心，即內(nèi)八個小立方體的中心，即Ca2按立方緊密堆積按立方緊密堆積 的方式排列，的方式排列， F充填于全部四面體空隙中。充填于全部四面體空隙中。配位數(shù)：配位數(shù)： CN8；CN4多面體：多面體： 簡單立方體簡單立方體連接形式連接形式： CaF8之間以共

10、棱形式連接之間以共棱形式連接晶胞組成：晶胞組成： Ca2 81/861/24； F 448性質(zhì)：性質(zhì)： 八面體空隙全部空著八面體空隙全部空著空洞空洞負(fù)離子擴散負(fù)離子擴散屬于螢石結(jié)構(gòu)的晶體有：屬于螢石結(jié)構(gòu)的晶體有：BaF2；PbF2；CeO2；ThO2；UO2；低溫；低溫ZrO2（扭曲、變形）（扭曲、變形）晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)：其結(jié)構(gòu)與螢石完全相同，只是陰陽離子的位置完其結(jié)構(gòu)與螢石完全相同，只是陰陽離子的位置完 全互換，全互換， 即陽離子占據(jù)的是即陽離子占據(jù)的是F的位置，陰離子占的位置，陰離子占 據(jù)的是據(jù)的是Ca2 的位置的位置配位數(shù)：配位數(shù)： CN4；CN8晶胞組成晶胞組成：陰離子：陰離子 81

11、/861/24 陽離子陽離子 448屬于反螢石結(jié)構(gòu)的晶體有屬于反螢石結(jié)構(gòu)的晶體有： Li2O；Na2O；K2O等等 化學(xué)式：化學(xué)式： TiO2晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)： 四方晶系，四方晶系，a0.459nm；c0.296nm；Z2格子類型：格子類型：四方原始格子。四方原始格子。Ti4位于結(jié)點位置，體心的屬另一位于結(jié)點位置，體心的屬另一 套格子。套格子。O2處在一些特殊位置上，處在一些特殊位置上，質(zhì)點坐標(biāo)：質(zhì)點坐標(biāo)：Ti4 ：000；1/2 1/2 1/2； O2 : uu0; (1-u)(1-u)0; (1/2+u)(1/2-u)1/2; (1/2-u)(1/2+u)1/2 晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)：O2

12、可看成是變形可看成是變形 六方密堆積，六方密堆積，Ti4 離子填充離子填充1/2的八面的八面 體空隙體空隙配位數(shù)：配位數(shù)： CN6；CN3多面體：多面體： TiO6八面體八面體連接方式：連接方式：TiO八面體以共八面體以共 棱方式連接成鏈，棱方式連接成鏈， 鏈與鏈之間以共頂鏈與鏈之間以共頂 方式相連。方式相連。與金紅石結(jié)構(gòu)相同的晶體有：與金紅石結(jié)構(gòu)相同的晶體有： SnO2；PbO2； MnO2；MoO2； WO2；MnF2； MgF2；VO22.10 化學(xué)式：化學(xué)式： CdI2晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)：三方晶系三方晶系 a0.424nm；c0.684nm； Z1空間格子：空間格子：Cd2離子占有六方

13、原始格子的結(jié)點位置，離子占有六方原始格子的結(jié)點位置，I離子離子 交叉分布于三個交叉分布于三個Cd2離子三角形中心的上下方；離子三角形中心的上下方； 相當(dāng)于兩層相當(dāng)于兩層I離子中間夾離子中間夾 一層一層Cd2離子，構(gòu)成離子，構(gòu)成 復(fù)合層。復(fù)合層。配位數(shù)：配位數(shù)： CN6；CN3鍵性：鍵性： 復(fù)合層于復(fù)合層之間為范德華力，呈層狀結(jié)構(gòu)層復(fù)合層于復(fù)合層之間為范德華力，呈層狀結(jié)構(gòu)層 內(nèi)內(nèi)CdI為具有離子鍵的共價鍵，鍵力較強。為具有離子鍵的共價鍵，鍵力較強。屬于碘化鎘型結(jié)構(gòu)的晶體：屬于碘化鎘型結(jié)構(gòu)的晶體： Ca（OH）2；Mg（OH）2；CdI2；MgI2化學(xué)式：化學(xué)式： Al2O3晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)：三

14、方晶系；三方晶系；a0.514nm，5517；Z6 （菱面體晶胞）（菱面體晶胞）空間格子：空間格子：O2離子按六方密堆積的方式排列，形成離子按六方密堆積的方式排列，形成ABAB重重 復(fù)的規(guī)律，復(fù)的規(guī)律， Al3離子充填于離子充填于2/3的八面體空隙，其分的八面體空隙，其分 布具一定的規(guī)律，即離子之間的距離保持最遠。布具一定的規(guī)律，即離子之間的距離保持最遠。 鍵性：鍵性：具有離子鍵性質(zhì)的共價鍵。具有離子鍵性質(zhì)的共價鍵。性質(zhì)：性質(zhì)：H=9；熔點為；熔點為2050 。是構(gòu)成高溫耐火材料和高絕緣電。是構(gòu)成高溫耐火材料和高絕緣電陶瓷的主要物相。陶瓷的主要物相。屬于剛玉型結(jié)構(gòu)的晶體：屬于剛玉型結(jié)構(gòu)的晶體：

15、 Fe2O3；Cr2O3；Ti2O3；V2O3；FeTiO3 ；MgTiO3BBABAABABAAB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 D E F D E F鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的通式為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的通式為ABO3 ,以以CaTiO3為例討論其結(jié)構(gòu)為例討論其結(jié)構(gòu): Ca2+O2-Ti 4+ 可以看出可以看出: Ca的的CN=12 Ti的的CN=6 O的的CN=2+4=6（1） 鈣鈦礦在高溫時屬立方晶系，鈣鈦礦在高溫時屬立方晶系，在降溫時，通過某個特定在降溫時，通過某個特定溫度后將產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的畸變使立方晶格的對稱性下降溫度后將產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的畸變使立方晶格的對稱性下降.（2 ） CaTiO

16、3為離子晶體為離子晶體（3） Ca的的CN=12 Ti的的CN=6 O的的CN=2+4=6（4） CaTiO3的結(jié)構(gòu)可看成有和半徑較大的離子共同組成立方的結(jié)構(gòu)可看成有和半徑較大的離子共同組成立方緊密堆積，離子充填于緊密堆積，離子充填于1/4的八面體空隙中。的八面體空隙中。其其Z=4（5） 結(jié)點坐標(biāo)為：結(jié)點坐標(biāo)為： Ca2+ 000 ， 001 ，010 ， 100 ，110 ，011 ，101 ， 111 O2- 0 1/2 1/2 ， 1/2 0 1/2 ， 1/2 1/2 0 ，1 1/2 1/2 ，1/2 1 1/2 ，1/2 1/2 1 Ti 4+ 1/2 1/2 1/2（6） 立方面

17、心格子立方面心格子化學(xué)式：化學(xué)式： CaCO3晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)： 三方晶系；三方晶系；Z4空間格子空間格子：CO32按近似于按近似于立方密堆積立方密堆積的形式排列，的形式排列，變變 形形后，形成菱形面心格子。后，形成菱形面心格子。 配位數(shù)：配位數(shù)： CN6；CN3性質(zhì)：性質(zhì)： H3，透明（冰州石），透明（冰州石） 半透明，半透明，D2.6， 隨溫度其標(biāo)型特征發(fā)生變化。隨溫度其標(biāo)型特征發(fā)生變化。同結(jié)構(gòu)的晶體：同結(jié)構(gòu)的晶體： Ca2可被可被Mn2、Fe2、Sr2、Pb2、Ba2代代 替，形成類質(zhì)同像。替，形成類質(zhì)同像。 NaClCaCO3沿沿L3壓扁至壓扁至10155變形變形C-O-Ca鍵：鍵：

18、 SC4/31.3 ；Sca2/60.3 集團集團CaCO3 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2.14 化學(xué)式：化學(xué)式： 通式通式AB2O3 ；MgAl2O4晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)： 立方晶系，立方晶系，a0.808nm，Z8空間格子：空間格子： O2-是按立方密堆積的形式排列。二價離子是按立方密堆積的形式排列。二價離子A充充 填填1/8 四面體空隙，三價離子四面體空隙，三價離子B充填于充填于1/2八面八面 體空隙（正尖晶石結(jié)構(gòu)）。體空隙（正尖晶石結(jié)構(gòu)）。多面體多面體： MgO4、AlO6八面體之間是共棱相連，八面體之間是共棱相連， 八面體與四面體之間是共頂相連。八面體與四面體之間是共頂相連。2.15 反尖晶石結(jié)構(gòu)：反尖晶石結(jié)構(gòu)： 結(jié)構(gòu)中二價陽離子與三價陽離子充填的空隙結(jié)構(gòu)中二價陽離子與三價陽離子充填的空隙 類型相反，即形成了反尖晶石結(jié)構(gòu)。