化合物的晶體結(jié)構(gòu)

實(shí)驗(yàn)6化合物的晶體結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模红柟袒衔锞w結(jié)構(gòu)知識(shí)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：典型的化合物的晶體結(jié)構(gòu)有：NaCI型結(jié)構(gòu)NaCI晶體結(jié)構(gòu)是如圖6-1所示的立方面心格子，屬立方晶系Fm3m空間群，aP.5628nm。陰離子按立方最緊密方式堆積，陽離子充填于全部的八面體空隙中，陰、陽離子的配位數(shù)都是6屬于NaCI型晶體結(jié)構(gòu)的晶體有很多，列于表6-1中。表6-1NaCI型結(jié)構(gòu)的晶體化合晶胞參數(shù)化合晶胞參數(shù)化合晶胞參數(shù)化合晶胞參數(shù)化合晶胞參數(shù)物(nm)物(nm)物(nm)NaCI0.5628BaO0.5523NiO0.4168NaI0.6462CdO0.4700TiN0.4235MgO0.4203CoO0.4250LaN0.5275CaO0.4797MnO0.4435TiC0.4320SrO0.5150FeO0.4332ScN0.4440化合物CrNZrN晶胞參數(shù)(nm)0.41400.4610（A（A）立方面心格子（B）晶胞（C）晶胞繪制圖6-1氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)CsCl型結(jié)構(gòu)CsCl晶體結(jié)構(gòu)是立方原始格子（圖6-2），屬立方晶系Pm3m空間群，a°=0.411nm。Cl-處于立方原始格子的八個(gè)角頂上， Cs+位于立方體中心，陰、陽離子的配位數(shù)都是&圖6-3纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)屬于CsCl型晶體結(jié)構(gòu)的晶體有CsBr、Csl、TICI、NH4CI。圖6-3纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)圖6-2CsCl晶體結(jié)構(gòu)纖鋅礦C-ZnS）型結(jié)構(gòu)纖鋅礦（：-ZnS）的晶體結(jié)構(gòu)屬立方晶系P6sme空間群，ab=0.382nm，c°=0.625nm，Z=2。在纖鋅礦結(jié)構(gòu)中（圖6-3）S2按六方緊密堆積排列，Zn2+充填于1/2的四面體空隙中，陰、陽離子的配位數(shù)都是4。屬于纖鋅礦C-ZnS）型晶體結(jié)構(gòu)的晶體有BeO、ZnO和AIN閃鋅礦C-ZnS）型結(jié)構(gòu)閃鋅礦C-ZnS）的晶體結(jié)構(gòu)屬立方晶系F43m空間群，ao=0.540nm，Z=4。如圖6-4所示的閃鋅礦結(jié)構(gòu)是立方面心格子，S2-位于立方面心的結(jié)點(diǎn)位置，Zn2+交錯(cuò)地分布于立方體內(nèi)的 1/8小立方體的中心，陰、陽離子的配位數(shù)都是 4。如果將S2-看成是作立方最緊密堆積，則Zn2+充填于1/2的四面體空隙中。屬于閃鋅礦C-ZnS）型晶體結(jié)構(gòu)的晶體有^SiC、GaAs、AIP和InSb。圖6-4閃鋅礦的晶體結(jié)構(gòu)CaF2型結(jié)構(gòu)螢石的晶體結(jié)構(gòu)如圖6-5所示，屬立方晶系Fm3m空間群，a0=0.545nm,Z=4。Ca2+位于立方面心的結(jié)點(diǎn)位置， F-位于立方體內(nèi)的八個(gè)小立方體的中心，Ca2+的配位數(shù)是8,F-的配位數(shù)是

4。在螢石結(jié)構(gòu)中可以將Ca2+看成是作立方緊密堆積，F(xiàn)-充填于全部四面體空隙中，而全部的八面體空隙都沒有被充填，因此，在結(jié)構(gòu)中八個(gè)F-離子之間就形成一個(gè)“空洞”，這些“空洞”為F-離子的擴(kuò)散提供了條件。屬于螢石型晶體結(jié)構(gòu)的晶體有BaF2、PbF2、SnF2、CeQ、ThO2和UO2,還有一些晶體的結(jié)構(gòu)與螢石的完全相同， 只是陰、陽離子的位置完全互換，如Li?。、Na?。、K2O等。H)圖6-5螢石晶體結(jié)構(gòu)仁HH)圖6-5螢石晶體結(jié)構(gòu)仁H金紅石(TiO2)型結(jié)構(gòu)金紅石(TiO?)的晶體結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)中Ti—O八面體鏈的排列示于圖6-6中，金紅石結(jié)構(gòu)屬四方晶系 P42/mnm空間群，Sb=0.459nm，q=0.459nm，Z=2。金紅石結(jié)構(gòu)為四方原始格子，Ti4+位于四方原始格子的結(jié)點(diǎn)位置，體中心的 『4+自成另一套四方原始格子，O2-在晶胞中處于一些特定位置上，Ti4+的配位數(shù)是6,O2-的配位數(shù)是3。

金紅石結(jié)構(gòu)中Ti-0八面體以共棱的方式排成鏈狀，晶胞中心的鏈和四角的Ti-0八面體鏈的排列方向相差 90，鏈與鏈之間由Ti-0八面體以共頂相連。如果把02-看成近似于六方緊密堆積，貝UTi4+位于1/2的八面體空隙之中。屬于金紅石型晶體結(jié)構(gòu)的晶體有Ge。？、SnO2、PbO?、MnO?、MoO2、NbO屋八VO2Co。？、MnF2、MgF2°ii-u八卸件璉的排列ii-u八卸件璉的排列Cdb型結(jié)構(gòu)Cd”型晶體結(jié)構(gòu)屬于三方晶系 P3m空間群，a°=0.424nm,5=0.684nm,Z=1°Cd2+在單位晶胞中占有六方原始格子的結(jié)點(diǎn)位置，I-交叉分布在三個(gè)Cd2+形成的三角形中心的上、下方，因止匕CdI2結(jié)構(gòu)就相當(dāng)于兩層I-離子中間夾一層Cd2+離子。Cd2+的配位數(shù)是6,I-的配位數(shù)是3°屬于CdI2型晶體結(jié)構(gòu)的晶體有Ca(OH)2、Mg(OH)2、Cal?、Mg”等。

圖6-7Cdl2型晶體結(jié)構(gòu)（A）及層狀多面體連接方式（B）:-方石英型結(jié)構(gòu)一方石英屬于立方晶系Fd3m空間群，ao=0.713nm,Z=8。如圖6-8所示，一方石英的晶胞中Si4+占有全部面心立方結(jié)點(diǎn)的位置和立方體內(nèi)相當(dāng)于八個(gè)小立方體中心的四個(gè)。 每個(gè)Si4+都和四個(gè)02-相連，硅氧四面體層與層之間以頂角相連。剛玉（〉-AI2。3）型結(jié)構(gòu)剛玉C-AI2。3）型晶體結(jié)構(gòu)屬三方晶系R3c空間群，Sb=0.514nm…=55V7'Z=2。如果用六方大晶胞表示，Sb=0.475nm,Co=1.297nm,Z=6（圖6-9）。剛玉結(jié)構(gòu)中O2按六方緊密堆積排列，A13+充填于2/3的八面體空隙，A13+在結(jié)構(gòu)中有如圖6-9中所示的三種分布形式。屬于剛玉型晶體結(jié)構(gòu)的晶體有a-Fe2O3、62O3、「203、V2O3圖6-9剛玉晶體結(jié)構(gòu)（菱面體晶胞）和結(jié)構(gòu)中A3+的三種不同排列方式鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)鈣鈦礦的通式是ABO3,其中A代表一價(jià)或二價(jià)金屬離子，B代表四價(jià)或五價(jià)金屬離子。具有鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)的主要晶體列于表6-2中，其典型礦物為CaTiOs。CaTiOs在高溫下屬立方晶系Pm3m空間群，a°=0.385nm，Z=1。低于600C時(shí)為正交晶系PCmm空間群，a°=0.537nm，bo=0.764nm，Co=0.544nm，Z=4。CaTO結(jié)構(gòu)中Ca2+占有立方面心的角頂位置，O2-處于立方面心的面心位置，所以， CaTiO3結(jié)構(gòu)可以看成是由O2-和半徑較大的Ca2+共同組成立方緊密堆積，Ti4+充填在1/4的八面體空隙中（圖6-10）,Ti4+的配位數(shù)是6,表6-2具有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的主要晶體氧化物氧化物氧化物表6-2具有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的主要晶體氧化物氧化物氧化物氧化物(1+5)NaNbO33KNbOq3(1+5)NaNbO33KNbOq3NaWO33CaTiO33SrTiO33BaTiO33PbTiO33CaZrO33(2+4)SrZrO33BaZrOq3PbZrO33CaSnQBaSnO33CaCeQBaCeO.3PbCeQBaPrO33BaHfO33(3+3)YAlOq3LaAlO33LaCrO33LaMnO33LaFeO33(1+2)KNgF3KniF.3KZnF33圖6-10CaTiO3的晶體結(jié)構(gòu)尖晶石型結(jié)構(gòu)尖晶石的通式是AB2O4,其中A代表二價(jià)金屬離子，B代表三價(jià)金屬離子，典型晶體是MgAl2O4,其晶體結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)中多面體的連接方式如圖6-11所示，屬立方晶系Fd3m空間群，

ao=0.808nm,Z=8。結(jié)構(gòu)中O2-可看成是立方緊密堆積， Mg2八填于1/8的四面體空隙中，A13+充填于1/2的八面體空隙中，八面體之間以共棱方式、八面體與四面體之間以共頂方式相連。具有尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)的主要晶體列于表6-3中。表6-3具有尖晶石型結(jié)構(gòu)的主要晶體氟、氰化合氧化物 硫化物物TiMg2OBeLi2F4Zn62O4MoNa2F4ZnK2

（CN）,TiMg2OBeLi2F4Zn62O4MoNa2F4ZnK2

（CN）,VMg2O4CdC"O4CdK2（CN）MgK2（CN）MgV2O4ZnV2O4MggO4ZnMn2O4MnMn2O4MgFez。4COCO2O4CUCO2O4FeNi2O4GeNi2O4TiZn2O4FeCr2O4 FeFe?O4SnZn2O4NiCr2O4CoFe2O4MgAl2O4MnAI2O4FeAl2O4MgGa2。4CaGa?O4MgIn2O4FeIn2O