文档介绍：第九章晶体化学 crystal chemistry
前面
晶体外部对称特点:
对称型→晶体对称分类(晶族晶系)→定向(三轴、四轴)、晶体常数(轴率、轴角)→晶面符号→单形(单形符号)→聚形
晶面及对称要素投影—工具
多个晶体有规律生长—双晶
晶体内部对称特点:对称轴、平移轴、螺旋轴、对称面、滑移面—几何点
空间群国际符号——对称型国际符号基础上
晶体的化学组成+结构→决定晶体性质,晶体化学
成分相同,结构不同如C,
结构相同成分不同如NaCl和PbS
一、紧密堆积原理
金属晶格常为等轴晶系如自然金、六方晶系如自然锇—等大球体最紧密堆积
离子晶格—阴离子近似等大球体最紧密堆积,如磁铁矿
一层球紧密堆积
(1) 六方最紧密堆积(hexagonal closest packing):
两层一重复ABAB……六方格子
(2) 立方最紧密堆积(cubic closest packing):
三层一重复ABCABC……立方面心格子
2. 空隙类型和空隙数
(1)四面体空隙
(2)八面体空隙
(3)空隙数
N个等大球体最紧密堆积时,一个球体周围有6个八面体空隙、8个四面体空隙。组成八面体空隙需6个球、四面体空隙需4个球。
1个球的八面体空隙:6× 1/6=1
四面体空隙:8× 1/4=2
N个等大球体最紧密堆积时,有
N 个八面体空隙、2N 个四面体空隙
二配位数和配位多面体
配位数(. coordination number):
原子或离子周围与之最为临近的原子或异号离子的数目
配位多面体(coordination polyhedron):
呈配位关系的原子或异号离子的中心联线形成的级和多面体。
阳离子配位数与阳、阴离子半径比值rc/ra的关系
离子半径比值
配位数
配位多面体
-
2
哑铃状
-
3
三角形
-
4
四面体
-
6
八面体
-1
8
立方体
1
12
立方八面体
(cation,anion)
配位数为6时计算 rc/ra 的图解
三、化学键和晶格类型
,无方向饱和性,透明,硬度较大,NaCl
,方向性,不最紧密堆积,硬度大,金刚石
,自然金
,热膨胀率大,自然硫
,矿物中无,矿物中含有氢键,如氢氧化物,含水化合物, 层状硅酸盐
实际矿物晶体结构中:存在单纯的一种键力如金刚石;更多的是多种键力的存在如含氧盐,团内以共价键为主,团外离子键;许多晶体中过渡型键如Al2O3,以共价键为主。
四、典型结构分析
结构类型
NaCl型:
NaCl型结构:方铅矿
方解石结构: NaCl结构沿L3压→方解石结构
ZnS型:
黄铜矿结构:是ZnS结构的衍生
五、类质同象 Isomorphism
刚玉:Cr红宝石,Ti蓝宝石
金刚石:N顺磁性,B半导体性
黄铁矿:N型导电(Co,Ni),P型导电(As,Sb)
Fe金属:立方面心格子,六方格子,Co、Ni出现磁性
:
类似质点替代-->结构形式不变,晶体常数变化不大。
例:Mg[Co3]---Fe[Co3],Mg,Fe任意比例,类质同象混晶
Mg2[sio4]---Fe2[sio4], Mg,Fe任意比例
ZnS类质同象 FeZn <27%