鮑林規(guī)則離子晶體結構

關于鮑林規(guī)則離子晶體結構1.離子晶體(ioniccrystal)：由正、負離子通過離子鍵或離子鍵和共價鍵的混合建按一定方式堆積起來而形成的晶體。2.離子半徑(ionicradius)：每個離子周圍存在著一個一定大小的球形力的作用圈，其它離子不能進入這個作用圈，這種作用圈的半徑。3.離子晶體配位數(shù)CN(coordinationnumber)：最鄰近且等距的異號離子數(shù)。取決于正負離子的半徑比r+/r-，常見的是4、6、8。4.負離子配位多面體：離子晶體中正離子周圍配位負離子中心連線構成的多面體稱負離子配位多面體。6.離子堆積：離子晶體通常由負離子堆積成骨架，正離子按其自身大小居于相應負離子空隙（負離子配位多面體）7、四面體空隙：由四個球體圍成的空隙,球體中心線圍成四面體形8、八面體空隙：由六個球體圍成的空隙,球體中心線圍成八面體形。離子晶體有關概念第2頁,共18頁，2024年2月25日，星期天1．負離子配位多面體規(guī)則（鮑林第一規(guī)則）在離子晶體結構中，每個正離子周圍都形成一個負離子配位多面體；正負離子間的平衡距離取決于正負離子的半徑之和，正離子配位數(shù)取決于正負離子半徑之比。鮑林規(guī)則第3頁,共18頁，2024年2月25日，星期天2．電價規(guī)則（鮑林第二規(guī)則）

其中Si為第i種正離子靜電鍵強度，Z+為正離子的電荷，n為其配位數(shù)。靜電鍵強度實際是離子鍵強度，也是晶體結構穩(wěn)定性的標志。第4頁,共18頁，2024年2月25日，星期天3．負離子多面體共用頂點、棱和面規(guī)則（鮑林第三規(guī)則）在一配位結構中，配位多面體共用棱，特別是共用面的存在，會降低這個結構的穩(wěn)定性，特別是對高電價低配位的正離子，這個效應更顯著。1.000.580.331.000.710.58第5頁,共18頁，2024年2月25日，星期天4．不同種類正離子配位多面體間連接規(guī)則（鮑林第四規(guī)則）在含有一種以上正離子的晶體中，電價大，配位數(shù)小的那些正離子之間，有盡量互不結合的趨勢（特別傾向于共頂相連）。如硅酸鹽晶體M2S，存在[MgO6]八面體，[SiO4]四面體，∵Si4+-Si4+斥力＞Mg2+-Mg2+∴[SiO4]孤立存在，[SiO4]與[MgO6]共頂，共棱相連，結構才穩(wěn)定。5．節(jié)約規(guī)則（鮑林第五規(guī)則）在同一晶體中，同種正離子與同種負離子的結合方式應最大限度地趨于一致。第6頁,共18頁，2024年2月25日，星期天小結第一規(guī)則：由r+/r-→正離子的配位數(shù)（四面體，八面體）第二規(guī)則：由電中性→配位多面體間連接方式（幾個多面體相連）第三規(guī)則：配位多面體間怎樣連接最穩(wěn)定。第四規(guī)則：有幾種正離子時，電價大，配位數(shù)小的正離子配位多面體，盡量互不連結第五規(guī)則：配位多面體類型趨于最少。

適用范圍：適用于結構簡單的離子晶體，也適用于結構復雜的離子晶體及硅酸鹽晶體。第7頁,共18頁，2024年2月25日，星期天一、AB型化合物結構

1、CsCl晶體結構

典型離子晶體結構

③第三規(guī)則8個[CsCl8]共棱，共面相連，實際[CsCl8]共面相連第8頁,共18頁，2024年2月25日，星期天2)結構特點：可見：CsCl晶體結構是Cl-作簡單立方堆積，Cs+充填在全部立方體間隙中，CsCl屬立方晶系，簡單立方點陣，Pm3m空間群，晶格常數(shù)a0=0.411nm，兩套格子穿插而成，相差1/2單位每個晶胞中含有一個CsCl分子。(3)屬于CsCl結構:CsBr，CsI第9頁,共18頁，2024年2月25日，星期天③第三規(guī)則：八面體可共棱，共面連接，實際共棱相連２、NaCl型結構+-第10頁,共18頁，2024年2月25日，星期天2)結構特點：

Cl-作立方密堆，Na+占據(jù)所有八面體空隙，立方晶系，面心立方點陣，F(xiàn)m3m空間群，兩套面心立方點陣穿插構成，每個晶胞含有4個NaCl分子。3) 屬于NaCl結構二價金屬氧化物MgO、CaO、SrO、BaO、CdO、MnO、FeO、CoO、NiO，還有氮化物，碳化物等，氧化物中，O2-離子相當Cl-，占據(jù)Cl-位置。第11頁,共18頁，2024年2月25日，星期天二、AB2型化合物結構

第12頁,共18頁，2024年2月25日，星期天(2）結構特點立方晶系,面心立方點陣，把Ca2+作立方堆積，F(xiàn)-占據(jù)全部四面體空隙，若F-作立方堆積，Ca2+只占據(jù)一半的立方體空隙。從空間格子觀點看，一套Ca2+面心立方格子與兩套F-面心立方格子穿插而成。晶胞內有4個CaF2分子。第13頁,共18頁，2024年2月25日，星期天(3）反螢石型結構一些堿金屬氧化物Li2O、Na2O、K2O結構中的正、負離子分布剛好與CaF2相反，陽離子占據(jù)F-位置，O2-占據(jù)Ca2+位置。(4)屬于CaF2型結構有UO2、ThO2等，c-ZrO2可認為是扭曲了的CaF2型結構。（5）螢石用途

鋼鐵工業(yè)，每熔煉一噸鐵，需螢石6～9公斤，每生產一噸鋼，需螢石2～9公斤,螢石的主要作用是與其它的造渣材料，生成低熔點物質，即降低渣的熔點，提高渣的流動性,促進鋼渣界面反應，脫S/P。第14頁,共18頁，2024年2月25日，星期天2、金紅石（TiO2）型結構

第15頁,共18頁，2024年2月25日，星期天（2）結構特點：①四方晶系，簡單四方點陣，a=b=0.458nm，c=0.295nm。②O2-近似成六方最緊密堆積，Ti4+填充半數(shù)的八面體空隙中，從空間格子觀點看，則是四套O，兩套Ti的四方原始格子互相穿插而成。③晶胞內有2個分子TiO2。（3）屬于TiO2型結構有：GeO2、SnO2、PbO2、MnO2、CoO2、MnF2、FeF2、MgF2等。4+2-第16頁,共18頁，2024年2月25日，星期天（4）性質及應用：TiO2具有較大的折射率(n=2.76),

制備高折射玻璃的原料。Ti