幾種典型結(jié)構(gòu)ppt課件

,九種典型結(jié)構(gòu),1金屬單質(zhì)結(jié)構(gòu),2氯化銫結(jié)構(gòu),3CaI2結(jié)構(gòu),4螢石結(jié)構(gòu),5石鹽結(jié)構(gòu),6閃鋅礦結(jié)構(gòu),7金剛石結(jié)構(gòu),8鈣鈦礦結(jié)構(gòu),9層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu),1,1金屬單質(zhì)結(jié)構(gòu),(1)立方面心結(jié)構(gòu)：空間群：Fm3m,相當(dāng)于等大球立方最緊密堆積。,屬于該結(jié)構(gòu)的物質(zhì)主要有：鋁、銅、金、銀、鉑、鉛等單質(zhì)。,2,(2)六方結(jié)構(gòu)：空間群：P63/mmc，相當(dāng)于等大球六方最緊密堆積。,屬于該結(jié)構(gòu)的物質(zhì)主要有：Os、Ru、Re、Zn等單質(zhì)。,3,(3)立方體心結(jié)構(gòu)：空間群：Im3m，為非最緊密堆積方式。,屬于該結(jié)構(gòu)的物質(zhì)主要有：T、V、W、La、Ce、Pr、Nd、Yb、Eu、Ti、U、Ba、Sr、K、Na、Ca、Mg等單質(zhì)。,4,值得指出的是，部分元素的單質(zhì)可以在不同條件下形成不同的結(jié)構(gòu)，或者可以有不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài)共存。如單質(zhì)鐵：-鐵（Iron-alpha）-（奧氏體）-立方體心-鐵（Iron-gama）-（馬氏體）-立方面心-鐵（Iron-Epsilon）-六方結(jié)構(gòu),5,6,2氯化銫(CsCl)結(jié)構(gòu),空間群：Pm3m，立方原始格子。,7,陰離子分布在晶胞的8個角頂，陽離子充填在其所形成的立方體空隙中。立方體共面連接。,8,具有該結(jié)構(gòu)的物質(zhì)主要有：KCl,NaCl,TiCl,RbF,CsN,NbN,NbO,AgI,TiTh等物質(zhì)。,9,10,3CaI2結(jié)構(gòu),空間群：P-3m，三方原始格子。,11,在單位晶胞中，陽離子分布在8個角頂，陰離子分布中由上下各3個陽離子構(gòu)成的正三方柱中，并間隔地在上半部的中心和下半部的中心。,12,13,14,15,因此，該結(jié)構(gòu)也可以理解為：陰離子做六方最緊密堆積，陽離子填充在間隔一層的全部八面體空隙中。,16,具有該種結(jié)構(gòu)的物質(zhì)主要有：VCl2,PbI2,GeI2,PtO2,ToBr2,RhTe2,TiS2,TiSe2,TiTe2,SnS2,MnI2,NiTe2,PdTe2,PtS2,CdI2,MgI2,CaI2,CoBr2,FeBr2,FeI2,ZrS2,ZrSe2,MnBr2等。具有反CaI2結(jié)構(gòu)的物質(zhì)有：Ag2F，B2O，Ni2C,17,18,4螢石結(jié)構(gòu),空間群：Fm3m，立方面心結(jié)構(gòu)。Ca分布于晶胞的角頂及面心；F分布在晶胞8等分之后每個小立方體的中心。,19,螢石結(jié)構(gòu)可以理解為：Ca2+做立方最緊密堆積，F(xiàn)-充填在其中全部的四面體孔隙中。N個球最緊密堆積有2N個四面體空隙，所以Ca:F=1:2，故得其分子式為CaF2。,20,螢石晶胞中存在平行于（111）面的離子堆積層，因此，螢石具有111完全解理。,21,陽離子配位四面體的連接：共棱聯(lián)結(jié)形成的螢石結(jié)構(gòu)。晶胞中由8個FCa4共棱連接而成，而且四面體的每根棱都被共用了。,22,陰離子配位立方體：全部共棱形成螢石結(jié)構(gòu)。CaF8配位立方體沿3維方向相間排列而成。,23,24,反螢石型結(jié)構(gòu),球鍵圖陽離子四面體配位陰離子立方體配位,25,反螢石型結(jié)構(gòu)可看作：陰離子做立方最緊密堆積，陽離子充填在全部的四面體空隙中。,26,27,28,29,5石鹽結(jié)構(gòu),空間群：Fm3m，立方面心格子。,30,具有NaCl型結(jié)構(gòu)的部分物質(zhì)。,表9.4與石鹽等結(jié)構(gòu)的物質(zhì),31,32,33,34,35,36,(111),(200),(220),37,6閃鋅礦結(jié)構(gòu),空間群F-43m，立方面心格子。Zn分布于晶胞的角頂及面心。如果把晶胞8等分，S分布于間隔的小立方體的中心。,38,閃鋅礦的晶體結(jié)構(gòu)：球鍵圖(左)、配位多面體連接圖(右),39,結(jié)構(gòu)中，S2-和Zn2+配位數(shù)都是4，配位多面體都是四面體。四面體共角頂相聯(lián)。,40,從圖可看出，SZn4四面體（ZnS4四面體也是一樣）共角頂聯(lián)成的四面體基元層與111方向垂直。,由于S2-和Zn2+都呈配位四面體，所以閃鋅礦只用一種配位多面體結(jié)構(gòu)形式表達(dá)(S和Zn互換是一樣的)。如果將閃鋅礦結(jié)構(gòu)中的Zn和S都變成C，則結(jié)構(gòu)變成金剛石結(jié)構(gòu)（Fd3m）。,41,具有閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的物質(zhì),42,43,7金剛石結(jié)構(gòu),等軸晶系，空間群Fd3m。立方面心結(jié)構(gòu)。金剛石的晶體結(jié)構(gòu)中，碳原子分布在角頂和面心，以及把晶胞八等分之后，半數(shù)交替的小立方體中心。,44,金剛石的晶體結(jié)構(gòu)可以看成是半數(shù)的C作立方最緊密堆積(藍(lán)球)，另外一半C相間地充填在其中的四面體孔隙中(紅球)而構(gòu)成的。,45,該晶體是典型的原子晶體，每個碳原子都以sp3雜化軌道與四個碳原子形成強的共價鍵，鍵長為0.155nm，鍵角為1092816，即C的配位數(shù)4，配位多面體是四面體。碳碳配位四面體在三維空間共角頂相聯(lián)，形成最堅強的晶體結(jié)構(gòu)。,46,如果金剛石晶胞沿一個L3立起來，金剛石似乎顯示出層狀結(jié)構(gòu)特征，雖然不是很特征，但金剛石的確平行111存在中等解理。,由于C-C鍵的鍵能大（347kJ/mo），價電子都參與了共價鍵的形成，使得晶體中沒有自由電子，所以金剛石是自然界中最堅硬的固體，熔點高達(dá)3550。,47,金剛石及其等結(jié)構(gòu)物質(zhì)比較,48,49,8鈣鈦礦結(jié)構(gòu),空間群：Pm3m，立方面心結(jié)構(gòu)。Ca-角頂，O-面心，Ti-體心。,50,51,TiO6八面體共角頂連接，Ca填充在其間的空隙中，Ca為12次配位。,52,5)具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的物質(zhì),53,更有意義的是具有鈣鈦礦衍生結(jié)構(gòu)的物質(zhì),如PbTiO3,54,(1)Pb-O鍵長不相等。中間的4個為2.80A，下面的4個為2.51A，上面的4個為3.24A,55,(2)TiO6八面體中，Ti亦不在中心位置。,56,以上兩個原因?qū)е戮w的對稱降低，由原來的立方原始格子降低為四方原始格子?？臻g群Pm3mP4mm。從而晶體具有了極性(具有極軸)，這是導(dǎo)致其鐵電性的最根本原因。,57,58,（Spinel），AB2O4(MgAl2O4)空間群Fd3m。立方面心結(jié)構(gòu)。,8尖晶石結(jié)構(gòu),Mg:8a:0.50.50.5Al:16d:0.1250.1250.125O:32e:0.2640.2640.264,59,結(jié)構(gòu)中，O2-作立方最緊密堆積，陽離子A(二價)占據(jù)1/8的四面體空隙，AO4四面體在結(jié)構(gòu)中間隔地成層分布，在同一層內(nèi)，臨近的四面體的頂點相互反向；,60,陽離子B(三價)占據(jù)1/2的八面體空隙，形成BO6八面體，BO6八面體亦成層分布。間隔性地，一個層的八面體全部被占據(jù)，一個層的半數(shù)八面體被占據(jù)，后者和AO4四面體同層。在111方向，由BO6八面體單純構(gòu)成的層與由AO4四面體和BO6八面體共同組成的層交替排列形成了尖晶石結(jié)構(gòu)。,61,尖晶石通式是A2B32O4，表示二價陽離子A占據(jù)了晶胞四面體空隙，三價陽離子B占據(jù)八面體空隙，此即尖晶石結(jié)構(gòu)，代表是尖晶石（MgAl2O4）。當(dāng)結(jié)構(gòu)中的四面體空隙被B3占據(jù)，而八面體空隙則被B3和A2各占一半，即有分子式B3(A2B3)2O4時，這種結(jié)構(gòu)叫做反尖晶石結(jié)構(gòu)，代表物質(zhì)磁鐵礦（Fe3(Fe2Fe3)2O4）。當(dāng)結(jié)構(gòu)中四、八面體孔隙被A2和B3無序占據(jù)時，叫混合尖晶石結(jié)構(gòu)，代表晶相是鎂鐵礦（Fe,Mg)3O4。,62,具有尖晶石型結(jié)構(gòu)的部分物質(zhì),63,LiMn2O4鋰電材料,64,65,9層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu),66,四面體層（T）和八面體層（O）T層SiO4共3個角頂成六方網(wǎng)層，第4個角頂(活性氧)朝向同一方向；在六方網(wǎng)孔中心、與活性氧同高度處存在一個OH。,半徑1.3A,67,O層兩個T層活性氧相向、錯開一定距離做緊密堆積，陽離子充填八面體孔隙，形成O層?；颍阂贿吺荰層的頂點氧和羥基，另一邊為一層羥基。,68,三八面體型結(jié)構(gòu)和二八面體型結(jié)構(gòu)當(dāng)每個六方網(wǎng)孔下的3個八面體空隙（一共是-6價）被三個（二價）陽離子充填時，整個結(jié)構(gòu)稱作三八面體型結(jié)構(gòu)；當(dāng)3個八面體空隙被兩個（三價）陽離子充填時，則結(jié)構(gòu)稱作二八面體型結(jié)構(gòu)。,69,三八面體結(jié)構(gòu)的O層,每個配位離子被三個八面體共用，分給每個八面體陽離子-1/3價，6個總和為-2價。因此每個八面體樣子只能為+2價。,70,每個配位離子被兩個八面體共用，分給每個八面體樣子-1/2價電荷，6個共-3價，因此八面體陽離子為+3價。,二八面體結(jié)構(gòu)的O層,71,結(jié)構(gòu)單元層及基本類型T層和O層的不同堆積方式構(gòu)成了層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)單元層：11型（TO型）：1層T層和1層O層，代表礦物是高嶺石。21型（TOT型）：2層T層夾1層O層，代表礦物是滑石。,72,層間域結(jié)構(gòu)單元層之間的空間叫層間域。層間域可以完全空置，也可以被其它物質(zhì)充填，如離子，分子，水和有機物等。,滑石結(jié)構(gòu)云母結(jié)構(gòu),73,高嶺石(kaolinite)八面體陽離子在每層占據(jù)同樣的位置。,7.17-7.20A,74,0.00,0.65,2.22,3.37,4.30,7.17,75,按實際離子半徑得到的1:1層型結(jié)構(gòu),7.17-7.20A,實際上高嶺石的層間域是沒有空隙的。,76,八面體表面離子分布：,77,四面體片層間的表面離子分布,78,實際高嶺土的片狀顆粒：寬2，厚0.1-0.2。注意上下層面的離子分布及特征。,79,蒙皂石族(Smectite),80,15A蒙皂石,Ca2+攜帶大量水分子,15A,81,5.5-6A,Ca2+攜帶大量水分子,82,層電荷的來源,(1)來源于四面體片的Al-Si替代。這時，與配平電荷的層間陽離子距離較近，稱之為“近電”。記為Xt,(2)來源于八面體片的Mg-Al替代。這時，于配平電荷的層間陽離子距離較遠(yuǎn)，稱之為“遠(yuǎn)電”。記為Xo,83,層電荷的分布,84,在晶胞所示范圍內(nèi)，每個單面只有-0.33價的電荷。平均每個基底氧攜帶電荷約為-0.055價。,85,天然蒙皂石的層間主要為Ca2+，要達(dá)到電荷平衡，1個Ca2+要配平約3個晶胞的