《晶体结构》 (2).ppt

第8章 晶体结构
固体
solids
无定形体: 玻璃、沥青、石蜡……
晶体的特征
晶体的基本类型及其结构
离子的极化
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晶体的cp）
体心立方
（少）
8
68
Li, Na, K, Rb, Cs, V, Nb, Ta, Cr, Mn, Fe …
面心立方密堆积（fcp）
面心立方
（50多种金属）
12
74
Ca, Sr, Ba, Pt, Pd, Cu, Ag …
六方密堆积（hcp）
六方
（多）
12
74
Be, Mg, Sc, Ti, Zn, Cd …
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一、金属晶体（续）
（一）堆积方式
简单立方堆积：
体心立方堆积: (正方形)
面心立方密堆积:
六方密堆积：
A层六角形， B层三角形，
不同于体心立方堆积中的正方形。
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简单立方堆积 体心立方堆积  (正方形)
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面心立方密堆积(fcp) ABC-ABC排列堆积
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六方密堆积： AB-AB 排列堆积A层六角形，B层三角形，不同于体心立方堆积中的正方形（教材p. 213, 图9-10）。A层与B层之间存在两种类型的空隙，即四面体空隙及八面体空隙。
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简单立方（左）和体心立方（右）解剖图
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面心立方解剖图
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水果排列AB-AB
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（二）空间利用率计算 例1：求面心立方晶胞的空间利用率
解：晶胞边长为d，原子半径为r.
据勾股定理： d 2 + d 2 = (4r)2
d = r
每个面心立方晶胞含原子数目：
8  1/8 + 6  ½ = 4
8个顶点各1个原子，为8个晶胞共享；
6个面心，各1个原子，为2个晶胞共享.
 % = (4  4/3 r 3) / d 3
= (4  4/3 r 3) / ( r ) 3  100
= 74
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（二）空间利用率计算（续）
例2：体心立方晶胞中金属原子的空间利用率计算 (, 图9-10)
空间利用率
 = 晶胞含有原子的体积 / 晶胞体积  100%
（1）计算每个晶胞含有几个原子:
1 + 8 × 1/8 = 2
体心立方晶胞：
中心有1个原子，
8个顶点各1个原子，每个原子被8个 晶胞共享。
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（二）空间利用率计算（续）
（2）原子半径r 与晶胞边长a 的关系：
勾股定理： 2a 2 + a 2 = (4r) 2
底面对角线平方 垂直边长平方 斜边平方
得：
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（二）空间利用率计算（续）
（3）空间利用率
 = 晶胞含有原子的体积 / 晶胞体积  100%
=
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（三）金属晶体特点
多数采面心立方或六方密堆积，配位数高（12）、熔、沸点高。
少数例外：Na、K、Hg。
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二、离子晶体
（一）离子晶体的基本特征
1. 占据晶格结点的质点：正、负离子；
质点间互相作用力：静电引力（离子键）
2. 整个晶体的无限分子：
NaCl、CaF2 、 KNO3…为最简式。
3. 晶格能U↑，熔、沸点↑
U ＝[NAA Z +Z –e 2 (1 – 1/n)] / 40r0
U　　Z +Z –／r0 （掌握玻恩-哈伯计算）
4. 熔融或溶于水导电。
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（二） 5种最常见类型离子晶体的空间结构特征 (教材p. 218图9-15)
类型
负离子
晶格
正离子
占据空隙
.
每个晶胞含有
CsCl
简单立方
八面体
（也是简单立方晶格）
Cs+ 8
Cl- 8
8:8
Cs+:Cl-
= 1:1
NaCl
面心立方
八面体
（也是面心立方晶格）
6:6
Na+