密排與間隙-文檔資料

1、1 最緊密堆積原理最緊密堆積原理 晶體中各原子或離子間的相互結(jié)合，可以晶體中各原子或離子間的相互結(jié)合，可以看作是球體的堆積。球體堆積的密度越大，系統(tǒng)看作是球體的堆積。球體堆積的密度越大，系統(tǒng)的勢能越低，晶體越穩(wěn)定。此即的勢能越低，晶體越穩(wěn)定。此即球體最緊密堆積球體最緊密堆積原理。原理。適用范圍：適用范圍：典型的離子晶體和金屬晶體。典型的離子晶體和金屬晶體。1.6 密排與間隙密排與間隙2 等徑球體的緊密堆積：等徑球體的緊密堆積：晶體由一種元素組成，晶體由一種元素組成，單質(zhì)（原子），如：單質(zhì)（原子），如：Cu、Ag、Au 不等徑球體的緊密堆積不等徑球體的緊密堆積：由兩種以上元素：由兩種以上元素組成

2、，離子，如組成，離子，如NaCl、MgO質(zhì)點的堆積方式：質(zhì)點的堆積方式： 根據(jù)質(zhì)點的大小不同，球體最緊密堆積方根據(jù)質(zhì)點的大小不同，球體最緊密堆積方式分為式分為等徑球等徑球和和不等徑球不等徑球兩種情況。兩種情況。3 等徑球體的堆積等徑球體的堆積1、堆積方式、堆積方式等徑球體在平面上的緊密排列：等徑球體在平面上的緊密排列：4第二層球體落于第二層球體落于B或或C孔隙上孔隙上5第三層位于第一層正上方第三層位于第一層正上方第三層位于一二層間隙第三層位于一二層間隙六方最緊密堆積六方最緊密堆積面心立方最緊密堆積面心立方最緊密堆積第三層球體疊加時，有兩種完全不同的堆疊方式：第三層球體疊加時，有兩種完全不同的堆

3、疊方式：6（1）六方緊密堆積）六方緊密堆積 按按ABABAB的順序堆積，球體在空間的的順序堆積，球體在空間的分布與空間格子中的六方格子相對應(yīng)。例：金屬分布與空間格子中的六方格子相對應(yīng)。例：金屬鋨鋨Os、銥、銥Ir7密排六方結(jié)構(gòu)（密排六方結(jié)構(gòu)（HCP）：）：（0001）面）面8（2）面心立方緊密堆積：）面心立方緊密堆積： 按按ABCABC的順序堆積，球體在空間的順序堆積，球體在空間的分布與空間格子中的立方格子相對應(yīng)。例：的分布與空間格子中的立方格子相對應(yīng)。例：Cu、Au、Pt9面心立方結(jié)構(gòu)（面心立方結(jié)構(gòu)（FCC）：）：1011（3）體心立方堆積）體心立方堆積 體心立方堆積體心立方堆積比較簡單、對

4、稱性高比較簡單、對稱性高，是金屬中常見的三種原子堆積方式之一。是金屬中常見的三種原子堆積方式之一。近似密排面為：（近似密排面為：（110）面）面體心立方結(jié)構(gòu)體心立方結(jié)構(gòu)BCC 各向異性與各向同性各向異性與各向同性122 2、密堆積結(jié)構(gòu)中的間隙、密堆積結(jié)構(gòu)中的間隙1 1）空隙形式）空隙形式四面體空隙：四面體空隙：八面體空隙：八面體空隙：正四面體，由正四面體，由4個球個球構(gòu)成，構(gòu)成，空隙空隙A或或B正八面體，由正八面體，由6個球個球構(gòu)成，構(gòu)成，空隙空隙C13141516171819202）空隙分布）空隙分布 每個球周圍有每個球周圍有8個個四面體空隙；四面體空隙； 每個球周圍有每個球周圍有6個個八面

5、體空隙八面體空隙213）空隙數(shù)量）空隙數(shù)量 n個等徑球最緊密堆積時，整個系統(tǒng)四面體空個等徑球最緊密堆積時，整個系統(tǒng)四面體空隙數(shù)為隙數(shù)為 2n個，八面體空隙數(shù)為個，八面體空隙數(shù)為 n個。個。66n48n4）空隙大?。┛障洞笮∷拿骟w間隙大?。核拿骟w間隙大?。簉=0.225R八面體間隙大小：八面體間隙大?。簉=0.414R例：計算例：計算FCC晶胞中八面體間隙和四面體間隙的數(shù)目。晶胞中八面體間隙和四面體間隙的數(shù)目。224）致密度（堆垛密度、空間利用率、堆積系數(shù)）致密度（堆垛密度、空間利用率、堆積系數(shù)） 一般采用空間利用率（原子堆積系數(shù)）來一般采用空間利用率（原子堆積系數(shù)）來表征密堆系統(tǒng)總空隙的大小。

6、其定義為：表征密堆系統(tǒng)總空隙的大小。其定義為：晶胞晶胞中原子體積與晶胞體積的比值。中原子體積與晶胞體積的比值。例：求面心立方緊密堆積時的致密度。例：求面心立方緊密堆積時的致密度。33034arnVVK23 致密度：致密度：68.02； 四、八面體空隙不等邊；四、八面體空隙不等邊； 空隙大小：分別為空隙大?。悍謩e為0.155R和和0.291R； n個球作體心立方堆積時，存在個球作體心立方堆積時，存在3n個八面?zhèn)€八面體空隙、體空隙、6n個四面體空隙，空隙較多。個四面體空隙，空隙較多。體心立方密堆積：體心立方密堆積：24不等徑球體的堆積不等徑球體的堆積大球按最緊密或近似最緊密堆積；大球按最緊密或近似

7、最緊密堆積；小球填充在八面體或四面體空隙中。小球填充在八面體或四面體空隙中。離子晶體中：離子晶體中：半徑較大的陰離子作最緊密或近似最緊密堆積；半徑較大的陰離子作最緊密或近似最緊密堆積；半徑小的陽離子填充在八面體或四面體空隙中。半徑小的陽離子填充在八面體或四面體空隙中。25 在晶體結(jié)構(gòu)中，一個原子或離子周圍與其直在晶體結(jié)構(gòu)中，一個原子或離子周圍與其直接相鄰的原子或異號離子數(shù)接相鄰的原子或異號離子數(shù)數(shù)目稱為原子（或離數(shù)目稱為原子（或離子）的子）的配位數(shù)配位數(shù)，用，用CN來表示。來表示。單質(zhì)晶體：單質(zhì)晶體：均為均為12；離子晶體：離子晶體：小于小于12，一般為，一般為4或或6；共價晶體：共價晶體：配

8、位數(shù)較低，小于配位數(shù)較低，小于4。 配位數(shù)與臨界半徑比配位數(shù)與臨界半徑比1、配位數(shù)、配位數(shù)26 配位多面體：配位多面體：晶體結(jié)構(gòu)中，與某一個陽晶體結(jié)構(gòu)中，與某一個陽離子結(jié)成配位關(guān)系的各個陰離子的中心連線所離子結(jié)成配位關(guān)系的各個陰離子的中心連線所構(gòu)成的多面體。構(gòu)成的多面體。2、配位多面體、配位多面體273、離子的配位數(shù)與、離子的配位數(shù)與 的關(guān)系的關(guān)系臨界離子半徑比（臨界離子半徑比（r+/r-）：）： 在緊密堆積的陰離子恰好相互接觸，并與中在緊密堆積的陰離子恰好相互接觸，并與中心陽離子也恰好接觸的條件下，陽離子半徑與心陽離子也恰好接觸的條件下，陽離子半徑與陰離子半徑之比，即每種配位體的陽、陰離子陰

9、離子半徑之比，即每種配位體的陽、陰離子半徑比的下限。半徑比的下限。 陽離子配位數(shù)的大小主要與正、負離子的陽離子配位數(shù)的大小主要與正、負離子的臨界半徑比（臨界半徑比（r+/r-）有關(guān)有關(guān)rr28例：以例：以NaCl晶體為例，求八面體配位時的晶體為例，求八面體配位時的r+/r-29陽離子的配位數(shù)與陰陽離子半徑比陽離子的配位數(shù)與陰陽離子半徑比 的關(guān)系：的關(guān)系：干冰干冰CO2B2O330 同素異構(gòu)性同素異構(gòu)性是指有些元素在溫度或壓力是指有些元素在溫度或壓力變化時，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的一種特性，由變化時，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的一種特性，由此產(chǎn)生的組成相同但結(jié)構(gòu)不同的晶體，稱為此產(chǎn)生的組成相同但結(jié)構(gòu)不同的晶體，稱為同素異構(gòu)體同素異構(gòu)體，用，用 ， ， 表示表示。例如：例如：Fe有三種同素異構(gòu)體有三種同素異構(gòu)體 -Fe， -Fe，-Fe同素異構(gòu)或多晶型性（同質(zhì)多晶）轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)或多晶型性（同質(zhì)多晶）轉(zhuǎn)變31 化學組成相同的物質(zhì)，在不同的熱力學化學組成相同的物質(zhì)，在不同的熱力學條件下，結(jié)晶成為兩種以上結(jié)構(gòu)不同的晶體條件下，結(jié)晶成為兩種以上結(jié)構(gòu)不同的晶