要用的晶体结构

1、一、晶胞一、晶胞1、定义：晶体中重复出现的最基本的结构单元三种典型立方晶体结构三种典型立方晶体结构平行六面体平行六面体无隙并置无隙并置晶胞形状：晶胞形状：2.晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算体心：体心：1面心面心:1/2顶点顶点:1/8棱边棱边:1/4体心：1面心：1/2棱边：1/4顶点：1/8立方晶胞立方晶胞体心：体心：1面心：面心：1/2棱边：棱边：1/4顶点：顶点：1/8小结：晶胞对质点的占有率小结：晶胞对质点的占有率棱边数棱边数814121二、分子晶体晶胞类型二、分子晶体晶胞类型： 1、冰 水分子之间的主要作用力是 ，也存在 ，每个水分子周围只有 个紧邻的水分子。形成空间网状结

2、构，类似金刚石 2、干冰 CO2分子之间存在 ，每个CO2分子周围有 个紧邻的CO2分子。 CO2晶胞属于 类型范德华力范德华力氢键氢键4范德华力范德华力12面心立方晶体晶体结构示意图晶体中粒子分布详解二氧化碳晶体每8个CO2构成立方体，且在6个面的中心又各占据1个CO2。在每个CO2周围等距离( ，a为立方体棱长)的最近的CO2有12个(同层4个，上层4个、下层4个)三、原子晶体原子晶体晶胞类型晶胞类型： (1)结构特点 晶体中只含原子。 原子间以 结合。 结构。 (2)典型的原子晶体金刚石 碳原子以 杂化轨道形成共价键，碳碳键之间夹角为 。 每个碳原子与相邻的 个碳原子结合。共价键共价键空

3、间网状空间网状sp3109.54晶体晶体结构示意图晶体中粒子分布详解金刚石晶体金刚石晶体是一种空间网状结构每个C与另外4个C以共价键结合，前者位于正四面体的中心。晶体中所有CC键键长相等，键角相等(均为10928)；晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内；晶体中每个C参与了4个CC键的形成，C原子数与CC键数之比为12金刚石的晶胞8个顶点各1个，6个面各1个，体心4个晶体晶体结构示意图晶体中粒子分布详解SiO2晶体每个Si与4个O结合，前者在正四面体的中心，后者在正四面体的顶点；同时每个O被两个正四面体所共用。每个正四面体占有一个完整的Si原子，四个“半O原子”，故晶体中Si原子与O原

4、子个数比为1(4 )12四、离子晶体晶胞类型：四、离子晶体晶胞类型： 晶格能 1定义 形成1摩离子晶体 的能量，单位 ，通常取 。 2大小及其他量的关系 (1)晶格能是最能反映离子晶体 的数据。 (2)在离子晶体中，离子半径越 ，离子所带的电荷数越 ，则晶格能越大。 (3)晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越 ，形成的离子晶体就越 ，而且熔点越 ，硬度越 。气态离子气态离子所释放所释放kJmol1或或Jmol1kJmol1稳定性稳定性小小多多强强稳定稳定高高大大（1）钠离子和氯离子的位置：）钠离子和氯离子的位置：钠离子和氯离子在空间交替排列。钠离子和氯离子在空间交替排列。氯离子：体心和棱中点；

5、钠离子：面心和顶点，氯离子：体心和棱中点；钠离子：面心和顶点，或者反之。或者反之。1、氯化钠型晶胞、氯化钠型晶胞（2 2）NaClNaCl晶体中阴、阳离子配位数晶体中阴、阳离子配位数与与Cl- 等距离且最近的等距离且最近的Na+ 有：有： 个个, 这些这些Na+能构成能构成 型型与与Na+等距离且最近的等距离且最近的Cl- 有：有： 个个, 这些这些Cl-构成构成 型型 66正八面体正八面体正八面体正八面体（3）每个晶胞含钠离子、氯离子的个数）每个晶胞含钠离子、氯离子的个数（4）与）与Na+等距离且最近的等距离且最近的Na+ 有：有： 个个 与与Cl-等距离且最近的等距离且最近的Cl-有：有：

6、 个个12122、氯化铯型晶胞、氯化铯型晶胞CsCl晶胞晶胞（1）铯离子和氯离子的位置：）铯离子和氯离子的位置：铯离子：体心铯离子：体心氯离子：顶点；或者反之。氯离子：顶点；或者反之。（2）每个晶胞含铯离子、氯）每个晶胞含铯离子、氯离子的个数离子的个数铯离子：铯离子：1个个 ；氯离子：；氯离子：1个个（3）与铯离子等距离且最近）与铯离子等距离且最近的铯离子、氯离子各有几个？的铯离子、氯离子各有几个？铯离子：铯离子：6个个 ；氯离子：；氯离子：8个个3 3、CaFCaF2 2型晶胞型晶胞Ca2+的配位数：的配位数：8F- -的配位数：的配位数：4一个一个CaFCaF2 2晶胞中含：晶胞中含： 4

7、 4个个CaCa2+2+和和8 8个个F F- -CaCa2+2+F F- -4 4、ZnSZnS型晶胞型晶胞阳离子的配位数：阳离子的配位数：4阴离子的配位数：阴离子的配位数：4一个一个ZnS晶胞中含：晶胞中含：4 4个阳离子和个阳离子和4 4个阴离子个阴离子各类型离子晶体晶胞的比较各类型离子晶体晶胞的比较晶体晶体类型类型晶胞晶胞类型类型晶胞结构晶胞结构示意图示意图配位数配位数距离最近距离最近且相等的且相等的相反离子相反离子每个晶每个晶胞含有胞含有离子数离子数实例实例NaCl型型 ABCsCl型型ZnS型型AB2 2CaF2 2型型NaNa+ +：6ClCl- -：6CsCs+ +：ClCl-

8、 -：8 88 8ZnZn2+2+：S S2-2-：4 44 4CaCa2+2+：F F- -： 4 48 8NaNa+ +：ClCl- -：CsCs+ +：ClCl- -：ZnZn2+2+：S S2-2-：CaCa2+2+：F F- -：NaNa+ +：ClCl- -：CsCs+ +：ClCl- -：ZnZn2+2+：S S2-2-：CaCa2+2+：F F- -：668 88 84 44 44 48 8441 11 14 44 48 84 4KBr AgCl、MgO、CaS、BaSZnS、AgI、 BeOCsCl、CsBr、CsI、TlCl碱土金属卤化碱土金属卤化物、碱金属氧物、碱金属氧化

9、物。化物。四、金属晶体晶胞四、金属晶体晶胞 金属晶体的构成、通性及其解释金属晶体结构微粒作用力名称导电性导热性延展性金属阳离子和自由电子金属键自由电子在电场中作 形成电流电子气中的自由电子在 的作用下与金属原子 而导热当金属受到外力作用时，金属晶体中的各原子层就会 ，但不会改变其 ，而弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间 的作用定向移动定向移动外界能量外界能量相互碰相互碰撞撞发生相对滑动发生相对滑动原来的排列方式原来的排列方式润滑剂润滑剂一）、理论基础：一）、理论基础： 由于金属键没有方向性，每个金属由于金属键没有方向性，每个金属原子中的电子分布基本是球对称的，所原子中的电子分布

10、基本是球对称的，所以可以把金属晶体看成是由直径相等的以可以把金属晶体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而成的。圆球的三维空间堆积而成的。（一）一维堆积（一）一维堆积二）、金属堆积方式二）、金属堆积方式（二）二维堆积（二）二维堆积I I 型型II II 型型行列对齐四球一行列对齐四球一空空 非最紧密排列非最紧密排列行列相错三球一行列相错三球一空最紧密排列空最紧密排列密置层密置层非密置层非密置层（三）三维堆积（三）三维堆积密置层密置层非密置层非密置层1.1.简单立方堆积：简单立方堆积：四）金属晶体基本构型四）金属晶体基本构型 边长边长 = 2r= 2r非最紧密堆积，非最紧密堆积，空间利用率低空间

11、利用率低1 1简单立方堆积简单立方堆积 钋型钋型 例：例：金属钾、钠、铁等金属钾、钠、铁等2 2、体心立方堆积（、体心立方堆积（A A2 2）：）：体对角线体对角线 = 4r= 4r3 3边长边长=4 r/3=4 r/32体心立方堆积体心立方堆积 钾、钠、铁型钾、钠、铁型配位数：配位数：8空间占有率：空间占有率：68.02%3 3六方紧密堆积（六方紧密堆积（A A3 3）123456于是每两层形成一个周期，即：于是每两层形成一个周期，即：ABAB、 AB AB 堆积方式，形成六方紧密堆积。堆积方式，形成六方紧密堆积。 各层均为密置层各层均为密置层A AB BA AB BA A33六方最密堆积六

12、方最密堆积边长边长 = 2r= 2r高高 = 4 r/3= 4 r/36 6六方最密堆积Zn、Ti、Mg面心立方最密堆积（面心立方最密堆积（A A1 1）123456123456123456A AB BC CABCAABC(4)(4)面心立方紧密堆积面心立方紧密堆积123456BCA边长边长 = 2 r= 2 r面对角线面对角线 = 4r= 4r2 2四、晶体中有关计算四、晶体中有关计算1.晶胞中微粒数的计算晶胞中微粒数的计算(1)简单立方：在立方体顶点的微简单立方：在立方体顶点的微粒为粒为8个晶胞共享，个晶胞共享，空间利用率：空间利用率：(2r)(2r)3 34r4r3 3/3/3= 52.

13、36%= 52.36%微粒数为：微粒数为：81/8 = 1（2）体心立方：在立方体顶）体心立方：在立方体顶点的微粒为点的微粒为8个晶胞共享，处个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于于体心的金属原子全部属于该晶胞。该晶胞。微粒数为：微粒数为：81/8 + 1 = 2体心为4r，边长a=4 r/3 ，空间利用率：V原子/V晶胞 =（24r3/3）/(4 r/3 )3 = 67.98 =68% 微粒数：8 1=2 （3）六方晶胞：在六方体顶）六方晶胞：在六方体顶点的微粒为点的微粒为6个晶胞共有，在个晶胞共有，在面心的为面心的为2个晶胞共有，在体个晶胞共有，在体内的微粒全属于该晶胞。内的微粒全属于该晶胞。微粒数为：微粒数为：121/6 + 21/2 + 3 = 6 空间利用率：74%（4）面心立方：在立方体顶点的微