第10章晶体结构p元素单质的晶体结构p无机化合物的晶体结构主要教学内容p 晶体结构参数v晶系v空间群的国际符号v晶胞参数v晶胞中的分子数v原子或离子的配位数v原子或离子的坐标p同型结构 质点种类不同，对应质点排列方式相同，称为同型结构p典型结构 在若干种同型结构的晶体中选出一种命名这种结构，即为典型结构NaCl 型结构ClNa 金属单质的晶体结构 原子之间以金属键结合，结构看成是由等大球紧密堆积而成，原子配位数高 按金属原子堆积方式可分为：pA1型：立方最紧密堆积pA2型：立方体心紧密堆积pA3型：六方最紧密堆积10.1 元素单质的晶体结构p 等轴晶系，原子呈立方最紧密堆积，属A1型a具有铜型结构的有Au、Ag、Pb、Ni、Co、Pt、Fe、Al、Sc、Ca、Sr等单质晶体Cu型结构p空间群Fm3mpa=0.3608nm，CN=12，Z=4pCu坐标标： 0,0,0；1/2,1/2,0; 1/2, 0,1/2; 0, 1/2,1/2.p 等轴晶系，原子成立方紧密堆积，属A2型，属-Fe型结结构的有W、Mo、Li、Na、K、Rb、Cs、Ba等a-Fe型p空间群为Im3mpa=0.2860nm，CN=8，Z=2p Fe坐标标：0，0，0；1/2，1/2，1/2p 六方晶系，原子成六方最紧密堆积，属A3型。
属Os型结构的有Mg、Zn、Rh、Sc、Gd、Y、Cd等 Os型cXYU1/21/21/2p 空间间群为为P6/mmcp a=0.2712nm，c=0.4314nm，p CN=12，Z=2p 原子之间多以共价键结合p 原子配位数一般符合CN = 8-N规则p N：非金属原子在元素周期表中的族数 非金属单质的晶体结构p等轴晶系碳原子之间以共价键结合，每个碳原子周围有4个碳原子，形成四面体配位金刚石型p 碳原子位于晶胞的角顶和面心，以及相间的4个小立方体的中心p 空间群 Fd3mp a=0.3570nmp CN=4，Z=81/21/21/21/23/43/41/41/41/2滑移(b+c) /4滑移(a+c) /4金刚石型结构中的d滑移面p C原子坐标标：0,0,0； 1/2,1/2,0; 1/2, 0,1/2; 0, 1/2,1/21/4,1/4,1/4; 3/4, 3/4,1/4; 3/4, 1/4,3/4; 1/4,3/4,3/4 p六方晶系，层状结构，层内每个C与3个C连接，形成六方环状网层；上层六方网环的碳原子有一半对着下层六方网环的中心层的重复规律为ABAB.石墨(2H ,C)上层(B)下层(A)c0.1427nm0.3355nm0.6708nm底层：中层：顶层：2H石墨的晶胞划分XYU1/2底层中间层顶层石墨的晶胞包括三层，底层C原子的位置与顶层相同，中间层不同。
底层：中层：顶层：XYU1/2p空间群P63/mmc，pa=0.246nm，c=0.6708nm，Z=4p二元无机化合物晶体p多元化合物晶体10.2 无机化合物的晶体结构化合物类型典型结构二元化合物AX型CsCl NaClZnSAX2型CaF2TiO2FeS2-SiO2A2X3型 Al2O3多元化合物ABX3型CaCO3CaTiO3AB2X4型MgAl2O4AX型晶体p阴阳离子电价相同，数量比例为1:1 p主要有CsCl型、 NaCl型、 ZnS型等10.2.1二元无机化合物晶体p 等轴晶系， CsCl结结构可以看成是由Cl-的立方原始格子和Cs+的立方原始格子套叠而成，一套点阵阵位于另一套点阵阵晶胞的中心CsCl型p AX型化合物中，r+/r-0.732时，多为CsCl型结构p空间群Pm3m，pa=0.411nm，CN=8，Z=1p属于这种结构型的有CsBr、CsI、RbCl、ThCl、ThTe、TlCl、TlBr、NH4Cl、NH4Br、NH4I等在后三种晶体中，NH4+可看作是一个简单的阳离子p 等轴晶系，结结构可以看成是Cl-作立方最紧紧密堆积积，Na+充填所有的八面体空隙NaCl型ClNap空间群Fm3mp ao=0.5628nm。
CN=6，Z=4p AX型化合物中，r+/r-=0.4140.732时多为NaCl型结构p 属于NaCl型结结构的二元化合物有：v 卤卤化物(AX)，v A=Li+、Na+、K+、Ru+、Ag+ v X=F-、Cl-、Br-v 硫化物(AS)，A=Pb2+、Ca2+、Mn2+、Ba2+、Mg2+v 硒化物(ASe)，A=Pb2+、Ca2+、Mn2+、Ba2+、Mg2+v 碲化物 (ATe ), A= Ca2+、Sr2+、Ba2+、Ti2v 碳化物（AC）， A=Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Thv 氮化物(AN), A=Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Np、Pu、Th、Uv 氧化物(AO)，A=Sr2+、Ba2+、Ca2+、Ti2+、Sn2+、Pb2+v 氢氢化物 (AH), A=Li+、Na+、K+、Ru+、Cs+p等轴轴晶系，结结构可以看成是S2-作立方最紧紧密堆积积，Zn+充填1/2的四面体空隙ZnS型ZnSp 空间间群F43m，p a=0.540nm，p CN=4p Z=4p结结构稳稳定于r+/r-=0.414-0.225p具有闪锌矿型结构的有CaF、CuCl、CuBr、CuI、BeV、BeS、CdS、HgS、BeSe、BeTe、ZnSe、ZnTe、CdTe、MgTe、AlP、GaP、AlAs、GaAs、AlSb、InSb、BaS、BN、SiC、BeB等。
主要包括氧化物和氟化物等，典型结构：p萤石（CaF2）型p金红石（TiO2）型AX2型晶体结构萤石（CaF2）型Ca 2+F - p 等轴晶系p 空间间群Fm3m,p a=0.545nm，Z=4p F- ：CN=4，四面体配位，p Ca2+ ： CN=8，立方体配位p萤萤石型结结构的稳稳定范围为围为 r+/r-0.732pCa2+离子位于立方面心晶胞的八个角顶顶和每一个面的中心，F-位于单单位晶胞所等分的八个小立方体的中心也可以看成Ca2+成立方紧紧密堆积积，氟离子充填所有四面体空隙 p 四方晶系， O2+成扭曲的六方紧紧密堆积积，Ti4+位于半数的八面体空隙中，构成TiO6八面体配位，p 钛钛离子位于晶胞的角顶顶和体心，氧离子中有4个位于晶胞的上、下底面上，另外2个位于晶胞内金红石（TiO2）型TiO金红石（TiO2）型TiO1/21/21/21/21/21/21/21/21/21/21/21/2p空间间群：P42/mnm，pa=0.4594nm,c=0.2959nm ，Z=2pTi4+:CN=6；O2-:CN=3；p结结构的稳稳定范围围： r+/r-=0.7320.414金红石（TiO2）型YXTiO6八面体共棱连连接成平行C轴轴的链链，链间链间 共角顶连顶连 接。
石英（SiO2）型结结构三方晶系，空间间群：P312或P322; Z=3SiO4四面体以角顶顶相联联，形成围绕3次螺旋轴(31和32)的螺旋状链Si：CN=4，O：CN=2SiO4四面体 围绕c轴的螺旋状链链连接形成的格架-石英平行（0001）的结构-石英平行（0001）的结构空间群P642，ao=0.501nm，co=0.547nm石英晶体沿一个二次轴受压后正负电荷重心分离，产生表面电荷黄铁矿铁矿 （FeS2）型结结构等轴轴晶系，空间间群Pa3，a=0.547nmFe2+和S22-的配位数均为为6黄铁矿铁矿 (FeS2) 的结结构模型黄铁矿铁矿 可以看成是由氯氯化钠钠晶体结结构演变变而来，即Fe2+取代Na1+，S22-取代Cl-.哑铃哑铃 状对对硫S22-的轴轴向与1/8晶胞的小立方体对对角线线的方向相同，但是彼此不相切割 Fe-S=0.225nm, S-S=0.217nmFeS6八面体共面连连接，且共面的棱比非共面的棱要长长，说说明Fe-S键键以共价键为键为 主A2X3型晶体结构-Al2O3（刚玉）型p三方晶系结结构中氧离子作近似六方最紧紧密堆积积，铝铝离子占据2/3的八面体空隙。
pAlO6八面体在平行(0001)方向上共 棱成层，p沿Z轴方向共面相连p 三方晶系，空间间群R3c，p a=0.477nm，c=1.304nm，p Al3+：CN=6；p O2-：CN=4；p Z=6A2X3型晶体结构-Al2O3（刚玉）型p 在平行C轴轴方向上，每隔两个实实心的充填Al的八面体就有一个空心的八面体，实实心AlO6八面体以共面相连连此时时，两个较为较为 靠近的铝铝离子之间产间产 生了斥力，使铝铝离子并不处处于八面体中心，而是稍有偏离， AlO6八面体稍有变变形p 常见见的是具有刚刚玉型晶格的晶体有-Fe2O3、 Cr2O3、Ti2O3、Co2O3等 pABX3型pAB2X4型10.2.2 多元化合物晶体结构p三方晶系NaCl型结结构沿立方体对对角线压缩线压缩 后，Ca2+代替Na+，CO32-代替Cl-，即为为方解石型结结构碳与三个氧之间间以共价键结键结 合，Ca2+与CO32-之间间为为离子键键ABX3型-方解石(CaCO3)型p空间间群R3c，pa=0.6361nm，=4607，pZ=2p高温下为等轴晶系，空间群Pm3mABX3型- （CaTiO3）型Ca2+Ti4+O2-pa=0.385nm，Z=1。
p配位数：Ti4+：CN=6； Ca：CN=12； O2-：CN=6 (4 个Ca, 2个Ti)Pm3mI4/mcmPbnmCa2+Ti4+O2-p钙钛矿的同质多像转变v1580 K为为等轴轴晶系，空间间群 Pm3m v1500 K时时，Ti沿C轴轴上下移动动，偏离晶胞中心， 空间间群变为变为 I4/mcmv室温下， Ti沿偏离C轴轴移动动，空间间群变为变为 Pbnmp结结构扭曲往往导导致晶体出现压电现压电 性、铁电铁电 性，成为为重要的技术术晶体在一些电介质晶体中，晶胞的结构使正负电荷重心不重合而出现电偶极矩，产生不等于零的电极化强度，使晶体具有自发极化，晶体的这种性质叫铁电性（ferroelectricity）CaTiO3型结构的铁电效应TiO6八面体共角顶连顶连 接p钙钛矿结钙钛矿结 构可看成是较较大的Ca2+和O2-作立方最紧紧密堆积积，Ti4+充填在由六个氧形成的八面体空隙中pCa2+和O2-作毕毕竟不是等大球，因此， CaTiO3的晶体结结构较较同种原子构成的紧紧密堆积结积结 构对对称程度低，空间间群由Fm3m降低为为 Pm3mp 钙钛矿钙钛矿 晶胞的两种划分方式：p O2-位于立方晶胞晶棱的中点， Ca2+位于立方晶胞的中心，配位数为为12；Ti4+位于晶胞的角顶顶，配位数为为6；O 周围围有4 个Ca, 2个Ti。
TiO6八面体共角顶连顶连 接p Ca2+位于立方晶胞的角顶顶，O2-位于立方晶胞晶棱的面心，Ti4+位于晶胞的中心，p温度1580 K为为等轴轴晶系，空间间群 Pm3m p温度1500 K时时，Ti沿C轴轴上下移动动，偏离晶胞中心，立方型变为变为 四方型，空间间群变为变为 I4/mcmp温度1380 K时时， 四方型又转变为转变为 斜方型，空间间群Bmmbp室温下钙钛矿为钙钛矿为 斜方晶系，空间间群PbnmT 1500 Kp 硅酸盐盐的基本结结构单单位为为SiO44 -四面体p SiO44-四面体可以孤立存在，也可以共顶连顶连 接，构成不同形式的硅氧骨干10.3 硅酸盐的晶体结构 硅氧四面体类型p 根据硅氧四面体的连接方式，硅酸盐结构可分为岛状、环状、链状、层状和架状等 结构中硅氧四面体彼此分开犹如孤岛，硅氧四面体之间靠其它阳离子所连接岛状结构o 单单四面体： SiO44- 有4个活性氧o 双四面体：Si2O76- 每一个SiO4四面体有1个惰 性氧；3个活性氧环状结构p 硅氧骨干：SinO3n2n- n为环节为环节 数p SiO4四面体以共角顶顶的方式连连接成封闭闭的环环p 根据SiO。