第二章晶体化学基础.ppt

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①、②层排法同六方密堆;③第三层球的中心落在尖角朝上的C空隙△中;④第四层重复第一层排法;⑤堆垛顺序为ABCABC……,密排面为(111)面。
采用空间利用率(原子堆积系数)来表征密堆系统总空隙的大小。其定义为:晶胞中原子体积与晶胞体积的比值。%,%。每个球都同时与周围12个球体直接相邻。

在平面上每个球体与4个球紧密相邻,形成近似密排面,近似密排面平行于(110)面作ABAB……堆积。其单位晶胞中含2个球,每个球体同时与周围8个球体直接相邻,%。

一个球周围共有六个八面体空隙和八个四面体空隙。n个等径球体堆积而成的系统,四面体空隙应有个,八面体空隙应有个。
四面体空隙
八面体空隙
空隙
八面体空隙:在六方柱内部共6个,四面体空隙有12个:
6(六方柱内部)+2(底心连线上)+6×2×1/3(六条棱边上)=12个。
八面体空隙有4个:1(立方体心)+12×1/4(12条棱边中点)=4个;
四面体空隙共有8个:位于8个1/8小立方体的体心。

较大球体作为等径球的最紧密堆积后,在其空隙位置中填入较小的球体。硅酸盐晶体结构内的离子堆积,主要是离子半径大的O2-的堆积,也就是由O2-形成一个骨架,而Si4+和其它金属离子(Al3+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、Na+)则填充在由O2-堆积后所形成的空隙中。
§2–3影响离子晶体结构的因素

在原子或离子中,围绕核运动的电子在空间形成一个球形电磁场,这个核外电子作用的球体范围被认为是原子或离子的体积,球的半径即为原子半径或离子半径。即原子或离子可以近似地看成一个刚性球体,球的半径即为原子或离子的半径。
有效半径——离子或原子在晶体结构中处于相接触时的半径。在这种状态下,离子或原子的静电吸引和排斥作用达到平衡,此时体系能量最低,结构最稳定。晶体中阴、阳离子之间吸力和斥力达到平衡时,离子间有一定的平衡距离(中心距)ro。
离子晶体:ro=r++r-
共价晶体:ro=rA+rB
金属晶体:ro=2rm

(CN):一个原子或离子邻近周围的原子个数或异号离子的个数。
单质晶体:CN=12,非密堆则CN<12,单质金属
共价晶体:CN较低≤4,SiC
离子晶体:CN=4,6,Al2O3

以一个阳离子为中心,将其周围与之形成配位关系的阴离子中心联接起来所得的多面体。
离子的配位数主要与阴、阳离子半径比值有关。理论上可计算了出配位数与rc/ra比值之间的关系:如阴离子密堆,阳离子处于八面体空隙中,且相互间正好接触:
,,
a.→阴离子相互接触而阴、阳离子之间不接触→不稳定→阴离子间的相互排斥使阳离子的配位数下降;
b.→阴、阳离子仍相互接触,但阴离子被撑开,↑→阴离子间被撑开得越大→阳离子需要更多的阴离子与之配位;
c.,阴、阳离子正好接触,此时阳离子的配位数为8。