【正文】 167。 典型結(jié)構(gòu)類(lèi)型 167。 硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu) 167。 晶體結(jié)構(gòu)缺陷 第二章 晶體結(jié)構(gòu)與晶體中的缺陷 一． 金剛石結(jié)構(gòu) 二． 石墨結(jié)構(gòu) 三． NaCl型結(jié)構(gòu) 四． CsCl型結(jié)構(gòu) 五． 閃鋅礦型結(jié)構(gòu) 六． 纖鋅礦型結(jié)構(gòu) 七． 螢石型結(jié)構(gòu) 八． 金紅石型結(jié)構(gòu) 九． 碘化鎘型結(jié)構(gòu) 十 . 剛玉型結(jié)構(gòu) 十一 .鈣鈦礦型結(jié)構(gòu) 十二 .尖晶石型結(jié)構(gòu) 167。 典 型 結(jié) 構(gòu) 類(lèi) 型 一、金剛石結(jié)構(gòu) ?化學(xué)式 C；晶體結(jié)構(gòu)為 立方晶系 Fd3m，立方面心格子， a0＝ ；碳原子位于立方面心的所有結(jié)點(diǎn)位置和交替分布在立方體內(nèi)四個(gè)小立方體中心；每個(gè)晶胞中原子數(shù) Z＝ 8，每個(gè)碳原子周?chē)加?4個(gè)碳，之間形成 共價(jià)鍵 。 ?與其結(jié)構(gòu)相同的有 硅、鍺、灰錫、合成立方氮化硼等 ?性質(zhì)： 硬度最大、具半導(dǎo)體性能、極好的導(dǎo)熱性 二、石墨結(jié)構(gòu) ?石墨（ C），六方晶系， P63／ mmc， a0=，c0=，每個(gè)晶胞中原子數(shù) Z=4 。 ?結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為 碳原子呈層狀排列 。 層內(nèi)碳原子呈六方環(huán)狀排列 ， 每個(gè)碳原子與三個(gè)相鄰碳原子之間的距離均為 ；層間距離為 。 層內(nèi)為共價(jià)鍵 ，層間為分子鍵相連 。 ?性質(zhì)： 碳原子有一個(gè)電子可以在層內(nèi)移動(dòng)，類(lèi)似于金屬中的自由電子，平行層的方向具 良好導(dǎo)電性 ； 硬度低 ，易加工； 熔點(diǎn)高 ； 有潤(rùn)滑感 。 ?石墨與金剛石的 化學(xué)組成相同，結(jié)構(gòu)不同 ，這種現(xiàn)象稱為 同質(zhì)多晶現(xiàn)象 ，石墨和金剛石是碳的兩種 同質(zhì)多象變體 。 ?人工合成的 六方氮化硼 與石墨結(jié)構(gòu)相同。 三、 NaCl型結(jié)構(gòu) ?石鹽化學(xué)式 NaCl，立方晶系， Fm3m，立方面心格子， a0＝，單位晶胞中的“分子”數(shù) Z＝ 4。 ?陰、陽(yáng)離子以離子鍵結(jié)合，為離子晶體。 Cl按立方最緊密堆積方式堆積， Na＋ 充填于全部八面體空隙中，陰、陽(yáng)離子 配位數(shù)均為 6。 ?NaCl晶胞中 4個(gè) Cl和 Na＋ 的坐標(biāo)分別為： Cl： 000, 189。 189。 0, 189。 0 189。 , 0 189。 189。 Na+： 00189。， 189。00， 0 189。 0， 189。 189。 189。 ?屬于 NaCl型結(jié)構(gòu)的晶體很多，見(jiàn)下表。 四、 CsCl型結(jié)構(gòu) ?立方晶系 Pm3m空間群 ， a0＝ ， Z＝ 1，立方原始格子， Cl處于立方原始格子的八個(gè)角頂上， Cs＋ 位于立方體中心（立方體空隙）， Cl和 Cs+的 CN均為 8。 ?離子坐標(biāo)： Cs+—189。 189。 189。 ； Cl—0 0 0 ?屬于 CsCl型結(jié)構(gòu)的晶體： CsBr、 CsI、 NH4Cl等 五、 β － ZnS（閃鋅礦）型結(jié)構(gòu) ?立方晶系 F 3m， a0＝ ， Z＝4，立方面心格子， S2位于立方面心的結(jié)點(diǎn)位置，而 Zn2+交錯(cuò)地分布于立方體內(nèi)的 1/8小立方體的中心。 ?陰、陽(yáng)離子的 CN均為 4，若把 S2看成立方最緊密堆積，則 Zn2+充填于 1/2的四面體空隙中。 4S 2 ： 000, 189。 189。 0, 189。 0 189。, 0 189。 189。 Zn2+： 188。 188。 190。 , 188。 190。 188。 , 190。 188。 188。 , 190。 190。 190。 ?屬于閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的晶體： ?SiC, GaAs, AlP, InSb等 ZnS四面體以共頂方式相連 結(jié)構(gòu)俯視圖，數(shù)字為標(biāo)高， 0為底面位置， 250、 75分別為晶胞 1/1/ 3/4的標(biāo)高 S2 Zn2+ 六、 α－ ZnS（纖鋅礦）型結(jié)構(gòu) ?六方晶系 ,空間群 P63mc， a0=，c0=， Z=2；陽(yáng)離子和陰離子的配位數(shù)都是 4 ； S2按六方最緊密堆積排列， Zn2+充填于 1/2的四面體空隙中。 S 2 ： 000, 2/3 1/3 1/2 Zn2+： 00u, 2/3 1/3 (u1/2)， 其中 u= ? 屬于纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的晶體有： BeO、ZnO、 AIN等 七、 CaF2（螢石）型結(jié)構(gòu) ?立方晶系，空間群 Fm3m， a0 = ， Z＝ 4； Ca2+位于立方面心的結(jié)點(diǎn)上， F位于立方體內(nèi)八個(gè)小立方體中心； Ca2+的 CN＝ 8， F的 CN＝ 4； ?Ca2+作立方緊密堆積 ， F充填于全部四面體空隙，八面體空隙全部空著，因此在八個(gè) F之間存在有較大的空洞，為 F的擴(kuò)散提供條件。 Ca2+： 000， 189。 189。 0， 189。 0 189。 ， 0 189。 189。 F ： 188。 188。 188。, 190。 190。 188。, 190。 188。 190。, 188。 190。 190。, 190。 190。 190。, 188。 188。 190。, 188。 190。 188。, 190。 188。 188。 ?類(lèi)似晶體： BaF PbF SnF CeO ThO UO2等 ?右圖為 CaF結(jié)構(gòu)以配位多面體相連的方式，圖中立方體為 Ca－ F立方體， Ca2＋ 位于立方體中心， F位于立方體角頂，立方體之間以 共棱關(guān)系相連 。 ?反螢石結(jié)構(gòu) ：晶體結(jié)構(gòu)與螢石完全相同，只是陰、陽(yáng)離子 位置完全互換。如 Li2O、 Na2O、 K2O等。 八、 TiO2（金紅石）型結(jié)構(gòu) ?四方晶系， P42/mnm ， a0=， c0=， Z=2； ?Ti4+位于四方原始格子結(jié)點(diǎn)位置， 體中心 Ti4+不屬此四方原始格子 ，而自成另一套四方原始格子，因?yàn)檫@兩個(gè) Ti4+周?chē)h(huán)境不同，不能成為四方體心格子， O2處于特定位置； Ti4+： 000， 189。189。189。 O2： uu0, (1u)(1u)0, ( 189。+u)(189。u)189。， (189。u)(189。+u)189。 ， u= ? Ti4+的配位數(shù)為 6， O2的配位數(shù)為 3。 ?TiO八面體以共棱方式排成鏈狀，晶胞中心的鏈和四角的Ti－ O八面體鏈的排列方向相差 90176。 ?鏈與鏈之間是 Ti－ O八面體以共頂相連 ?還可以把 O2看成近似六方緊密堆積，而 Ti4+位于 1/2的八面體空隙中 ?屬于金紅石結(jié)構(gòu)的晶體有： SnO2； PbO2； MnO2； MoO2； WO2；MnF2； MgF2； VO2 九、 CdI2（碘化鎘）型結(jié)構(gòu) ?三方晶系，空間群 P m ， a0=， c0=， Z=1； ?Cd2+占有六方原始格子的結(jié)點(diǎn)位置， I交叉分布于三個(gè) Cd2+的三角形中心的上、下方； Cd2+的配位數(shù)是 6，上下各 3個(gè)I ， I配位數(shù)是 3， 3個(gè) Cd2+處于同一邊，因此，該結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩層 I離子夾一層 Cd2+ ，構(gòu)成復(fù)合層。層間由范德華力相連，是一種較典型的層狀結(jié)構(gòu)，層間范德華力較弱，而呈現(xiàn) ∥ （ 0001）的解理；層內(nèi)則由于極化作用， Cd－ I之間是具有離子鍵性質(zhì)的共價(jià)鍵，鍵力較強(qiáng)。 3?類(lèi)似晶體有： Ca（ OH） 2； Mg（ OH） 2； CaI2； MgI2等。 ?晶胞中質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)： Cd2+為 000； I為 2/31/3u， 1/32/3(u1/2)， u= Cd2+ I 十、 α－ Al2O3（剛玉）型結(jié)構(gòu) ?三方晶系，空間群 ， a0=， ?=55176。 17′， Z=2 cR3?O2按六方緊密堆積排列 ，形成ABABAB…… 重復(fù)規(guī)律， Al3+填充于 2/3的八面體空隙， Al3+的分布原則符合鮑林規(guī)則： 在同一層和層與層之間， Al3+之間的距離應(yīng)保持最遠(yuǎn)。 ?α－ Al2O3中的氧與鋁的排列次序可寫(xiě)成： OAAlDOBAlEOAAlFOBAlDOAAlEOBAlFOAAlD…… 13層 ?屬于剛玉型結(jié)構(gòu)的晶體： α－ Fe2O Cr2O Ti2O V2O FeTiO3 ； MgTiO3等 十一、 CaTiO3（鈣鈦礦）型結(jié)構(gòu) ?鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的通式為 ABO3，其中 A代表二價(jià)（或一價(jià)）金屬離子： Ca2+, Ba2+, Pb2+ ， B代表四價(jià)（或五價(jià)）金屬離子： Ti4+, Zr4+。 ?CaTiO3在高溫時(shí)為立方晶系（理想結(jié)構(gòu)）， Pm3m， a0＝ ， Z＝ 1； 600℃ 以下為斜方晶系 PCmm。 ?Ca2+占有立方面心的角頂位置， O2占有面心位置，可看成 Ca2+ 和 O2 共同組成立方緊密堆積， Ti4+充填于 1/4的八面體空隙中，位于立方體中心， Ti4+ 的 CN＝ 6， Ca2+的 CN＝ 12。 ?Ti4+ 的 CN＝ 6， Ca2+的 CN＝ 12 十二、 MgAl2O4（尖晶石）型結(jié)構(gòu) AB2O4型化合物中最重要的一種結(jié)構(gòu)是 尖晶石結(jié)構(gòu)： ?立方晶系 ， Fd3m， a0=， Z=8 ?O2按立方緊密堆積排列，二價(jià)離子 A充填 1/8 四面體空隙，三價(jià)離子 B充填 1/2八面體空隙 —— 正型尖晶石結(jié)構(gòu) 。 ?八面體間共棱相連，八面體與四面體間是共頂相連。 ?反型尖晶石結(jié)構(gòu)： 二價(jià)陽(yáng)離子充填八面體空隙，三價(jià)陽(yáng)離子一半充填四面體空隙，另一半充填八面體空隙中。 ?以上討論了12種典型結(jié)構(gòu)，據(jù)陰離子堆積方式和陰、陽(yáng)離子配位關(guān)系歸納成右表。另外一些晶體化學(xué)家提出了使用鍵參數(shù)函數(shù)的方法來(lái)判