晶體結(jié)構(gòu)(四晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)--無(wú)機(jī)化合物結(jié)構(gòu)

《晶體結(jié)構(gòu)(四晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)--無(wú)機(jī)化合物結(jié)構(gòu)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、1.4晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)--無(wú)機(jī)化合物結(jié)構(gòu)晶體的結(jié)構(gòu):晶體所屬的晶系晶體中質(zhì)點(diǎn)的堆積方式及空間坐標(biāo)配位數(shù)、配位多面體及其連接方式晶胞分子數(shù)空隙填充情況特定的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)晶體性能的影響材料組成-結(jié)構(gòu)-性能之間的相互關(guān)系本節(jié)介紹以下內(nèi)容：一、AX型結(jié)構(gòu)，二、AX2型結(jié)構(gòu)，三、A2X3型結(jié)構(gòu)，四、ABO3型結(jié)構(gòu)，五、AB2O4型（尖晶石，spinelle）結(jié)構(gòu)，六、無(wú)機(jī)化合物結(jié)構(gòu)與鮑林規(guī)則（Pauling’srule）。一、AX型結(jié)構(gòu)AX型結(jié)構(gòu)主要有CsCl，NaCl，ZnS，NiAs等類型的結(jié)構(gòu)，其鍵性主要是離子鍵，其中CsCl，NaCl是典型的離子晶體，NaCl晶體是一種透

2、紅外材料；ZnS帶有一定的共價(jià)鍵成分，是一種半導(dǎo)體材料；NiAs晶體的性質(zhì)接近于金屬。大多數(shù)AX型化合物的結(jié)構(gòu)類型符合正負(fù)離子半徑比與配位數(shù)的定量關(guān)系，見(jiàn)表1-4。只有少數(shù)化合物在r+/r-?0.732或r+/r-?0.414時(shí)仍屬于NaCl型結(jié)構(gòu)。如KF，LiF，LiBr，SrO，BaO等。表1-4AX型化合物的結(jié)構(gòu)類型與r+/r-的關(guān)系1.NaCl型結(jié)構(gòu)NaCl屬于立方晶系（見(jiàn)圖1-15），晶胞參數(shù)的關(guān)系是a=b=c，?=?=?=90o，點(diǎn)群m3m，空間群Fm3m。結(jié)構(gòu)中Cl－離子作面心立方最緊密堆積，Na+填充八面體空隙的100%；兩種離子的配位數(shù)均為6；配位多

3、面體為鈉氯八面體[NaCl6]或氯鈉八面體[ClNa6]；八面體之間共棱連接（共用兩個(gè)頂點(diǎn)）；一個(gè)晶胞中含有4個(gè)NaCl“分子”，整個(gè)晶胞由Na＋離子和Cl－離子各一套面心立方格子沿晶胞邊棱方向位移1/2晶胞長(zhǎng)度穿插而成。圖1-15NaCl晶胞圖NaCl型結(jié)構(gòu)在三維方向上鍵力分布比較均勻，因此其結(jié)構(gòu)無(wú)明顯解理（晶體沿某個(gè)晶面劈裂的現(xiàn)象稱為解理），破碎后其顆粒呈現(xiàn)多面體形狀。常見(jiàn)的NaCl型晶體是堿土金屬氧化物和過(guò)渡金屬的二價(jià)氧化物，化學(xué)式可寫為MO，其中M2+為二價(jià)金屬離子。結(jié)構(gòu)中M2+離子和O2-離子分別占據(jù)NaCl中Na+和Cl-離子的位置。這些氧化物有很高的熔點(diǎn)

4、，尤其是MgO（礦物名稱方鎂石），其熔點(diǎn)高達(dá)2800℃左右，是堿性耐火材料鎂磚中的主要晶相。2.CsCl型結(jié)構(gòu)CsCl屬于立方晶系，點(diǎn)群m3m，空間群Pm3m，如圖1-16所示。結(jié)構(gòu)中正負(fù)離子作簡(jiǎn)單立方堆積，配位數(shù)均為8，晶胞分子數(shù)為1，鍵性為離子鍵。CsCl晶體結(jié)構(gòu)也可以看作正負(fù)離子各一套簡(jiǎn)單立方格子沿晶胞的體對(duì)角線位移1/2體對(duì)角線長(zhǎng)度穿插而成。圖1-16CsCl晶胞圖3.立方ZnS（閃鋅礦，zincblende）型結(jié)構(gòu)閃鋅礦屬于立方晶系，點(diǎn)群3m，空間群F3m，其結(jié)構(gòu)與金剛石結(jié)構(gòu)相似，如圖1-17所示。結(jié)構(gòu)中S2-離子作面心立方堆積，Zn2+離子交錯(cuò)地填充于8個(gè)

5、小立方體的體心，即占據(jù)四面體空隙的1/2，正負(fù)離子的配位數(shù)均為4。一個(gè)晶胞中有4個(gè)ZnS“分子”。整個(gè)結(jié)構(gòu)由Zn2+和S2-離子各一套面心立方格子沿體對(duì)角線方向位移1/4體對(duì)角線長(zhǎng)度穿插而成。由于Zn2+離子具有18電子構(gòu)型，S2-離子又易于變形，因此，Zn-S鍵帶有相當(dāng)程度的共價(jià)鍵性質(zhì)。常見(jiàn)閃鋅礦型結(jié)構(gòu)有Be，Cd，Hg等的硫化物，硒化物和碲化物以及CuCl及?-SiC等。圖1-17閃鋅礦結(jié)構(gòu)（a）晶胞結(jié)構(gòu)（c）[ZnS4]分布及連接（b）（001）面上的投影4.六方ZnS（纖鋅礦，wurtzite）型結(jié)構(gòu)及熱釋電性（1）結(jié)構(gòu)解析纖鋅礦屬于六方晶系，點(diǎn)群6mm，空間

6、群P63mc，晶胞結(jié)構(gòu)如圖1-18所示。結(jié)構(gòu)中S2-作六方最緊密堆積，Zn2+占據(jù)四面體空隙的1/2，Zn2+和S2-離子的配位數(shù)均為4。六方柱晶胞中ZnS的“分子數(shù)”為6，平行六面體晶胞中，晶胞分子數(shù)為2。結(jié)構(gòu)由Zn2+和S2-離子各一套六方格子穿插而成。常見(jiàn)纖鋅礦結(jié)構(gòu)的晶體有BeO、ZnO、CdS、GaAs等晶體。圖1-18纖鋅礦結(jié)構(gòu)六方柱晶胞（2）纖鋅礦結(jié)構(gòu)與熱釋電性及聲電效應(yīng)某些纖鋅礦型結(jié)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)中無(wú)對(duì)稱中心存在，使得晶體具有熱釋電性，可產(chǎn)生聲電效應(yīng)。熱釋電性是指某些象六方ZnS的晶體，由于加熱使整個(gè)晶體溫度變化，結(jié)果在與該晶體c軸平行方向的一端出現(xiàn)正電

7、荷，在相反的一端出現(xiàn)負(fù)電荷的性質(zhì)。晶體的熱釋電性與晶體內(nèi)部的自發(fā)極化有關(guān)。實(shí)際上，這種晶體在常溫常壓下就存在自發(fā)極化，只是這種效應(yīng)被附著于晶體表面的自由表面電荷所掩蓋，只有當(dāng)晶體加熱時(shí)才表現(xiàn)出來(lái)，故得其名。熱釋電晶體可以用來(lái)作紅外探測(cè)器。纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的晶體，如ZnS、CdS、GaAs等和其它II與IV族，III與V族化合物，制成半導(dǎo)體器件，可以用來(lái)放大超聲波。這樣的半導(dǎo)體材料具有聲電效應(yīng)。通過(guò)半導(dǎo)體進(jìn)行聲電相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象稱為聲電效應(yīng)。二、AX2型結(jié)構(gòu)AX2型結(jié)構(gòu)主要有螢石（CaF2，fluorite）型，金紅石（TiO2，rutile）型和方石英（S