《无机化学》课程PPT教学课件（讲稿）第二章 晶体结构与晶体中的缺陷

第二章晶体结构与晶体中的缺陷 ·§2.1典型结构类型 §2.2硅酸盐晶体结构（略， 实验课参照模型学习) ·§2.3晶体结构缺陷

第二章 晶体结构与晶体中的缺陷 ◼ §2.1 典型结构类型 ◼ §2.2 硅酸盐晶体结构（略， 实验课参照模型学习） ◼ §2.3 晶体结构缺陷

§2.1典型结构美型 一·金刚石结构 七.萤石型结构 二.石墨结构 八.金红石型结构 三.NaC型结构 九.碘化镉型结构 四.CsC型结构 十.刚玉型结构 五.闪锌矿型结构 十一.钙钛矿型结构 六.纤锌矿型结构 十二 尖晶石型结构

§2.1 典 型 结 构 类 型 一．金刚石结构 二．石墨结构 三．NaCl型结构 四．CsCl型结构 五．闪锌矿型结构 六．纤锌矿型结构 七．萤石型结构 八．金红石型结构 九．碘化镉型结构 十. 刚玉型结构 十一. 钙钛矿型结构 十二. 尖晶石型结构

金列石结构 化学式C;晶体结构为立方晶系Fd3m,立方面心格子， ā0=0.356nm;碳原子位于立方面心的所有结点位置和交 替分布在立方体内四个小立方体中心；每个晶胞中原子数 Z=8,每个碳原子周围都有4个碳，之间形成共价键。 ☐性质：硬意景大、具零导体性能、教的的导热性 与其结构相同的有硅、锗、灰锡、合成立方氮化硼等

一、金刚石结构 ◼化学式C；晶体结构为立方晶系Fd3m，立方面心格子， a0＝0.356nm；碳原子位于立方面心的所有结点位置和交 替分布在立方体内四个小立方体中心；每个晶胞中原子数 Z＝8，每个碳原子周围都有4个碳，之间形成共价键。 ◼与其结构相同的有硅、锗、灰锡、合成立方氮化硼等 ◼性质： 硬度最大、具半导体性能、极好的导热性

、石墨结构 ■石墨（C),六方晶系，P63/mmc,a0=0.146nm, co=0.670nm,每个晶胞中原子数☑=4。 ■结构表现为碳原子呈层状 排列。层内碳原子呈六方 环状排列，每个碳原子与 三个相邻碳原子之间的距 离均为0.142nm;层间距离 为0.335nm。层内为共价键， 层间为分子键相连

二、石墨结构 ◼石墨（C），六方晶系，P63／mmc，a0=0.146nm， c0=0.670nm，每个晶胞中原子数Z=4 。 ◼结构表现为碳原子呈层状 排列。层内碳原子呈六方 环状排列，每个碳原子与 三个相邻碳原子之间的距 离均为0.142nm；层间距离 为0.335nm。层内为共价键， 层间为分子键相连

■性质：碳原子有一个电子可以在层内移动，类似 于金属中的自由电子，平行层的方向具良好导电 性；硬度低，易加工：熔点高；有润滑感。 ■石墨与金刚石的化学组成相同，结构不同，这种 现象称为同质多晶现象，石墨和金刚石是碳的两 种同质多象变体。 ·人工合成的六方氮化 硼与石墨结构相同

◼性质：碳原子有一个电子可以在层内移动，类似 于金属中的自由电子，平行层的方向具良好导电 性；硬度低，易加工；熔点高；有润滑感。 ◼石墨与金刚石的化学组成相同，结构不同，这种 现象称为同质多晶现象，石墨和金刚石是碳的两 种同质多象变体。 ◼人工合成的六方氮化 硼与石墨结构相同

三、NaC型结构 ■石盐化学式NaCl,立方晶系，Fm3m,立方面心格子，a 0.563nm,单位晶胞中的“分子”数Z=4。 ■阴、阳离子以离子键结合，为离子晶体。C按立方最紧密 堆积方式堆积，Na+充填于全部八面体空隙中，阴、阳离子 配位数均为6。 O Na+

三、NaCl型结构 ◼石盐化学式NaCl，立方晶系，Fm3m，立方面心格子，a0＝ 0.563nm，单位晶胞中的“分子”数Z＝4。 ◼阴、阳离子以离子键结合，为离子晶体。Cl-按立方最紧密 堆积方式堆积，Na＋充填于全部八面体空隙中，阴、阳离子 配位数均为6

■NaCI晶胞中4个C和Na+的坐标分别为： C引：000220,20丝，022 Na+:00业，200,020,222 ■属于NaC型结构的晶体很多，见下表。 表2-1NaCl型结构最体举例 化合物 晶胞多数(nm) 化合物 晶胞多数(nm) 化合物 晶德参数(nm） 化合物 晶胞参数(nm) NaCl 0.5628 Ba0 0.5523 NiO 0.4168 CrN 0.414 Nal 0.6462 cdo 0.470 TiN 0.4235 ZrN 0.461 MgO 0.4203 Col 0.425 LaN 0.5275 Ca() 0.4797 MnO 0.4435 Tic 0.4320 Sr() 0.515 FeO 0.4332 N 0.444

◼NaCl晶胞中4个Cl-和Na＋的坐标分别为： Cl-：000, ½ ½ 0, ½ 0 ½ , 0 ½ ½ Na+：00½，½00，0 ½ 0， ½ ½ ½ ◼属于NaCl型结构的晶体很多，见下表

四、 CsC型结构 ■立方晶系Pm3m空间群，ao=0.411nm,Z=1,立方原始格 子，C1处于立方原始格子的八个角顶上，Cs+位于立方体 中心（立方体空隙），C1和Cs+的CN均为8。 ■离子坐标：Cs+一22丝；C一00Q ●Cst 属于CsCI型结构的晶体：CsBr、CsI、NH,CI等

四、CsCl型结构 ◼立方晶系Pm3m空间群，a0＝0.411nm，Z＝1，立方原始格 子，Cl-处于立方原始格子的八个角顶上，Cs＋位于立方体 中心（立方体空隙）， Cl-和Cs+的CN均为8。 ◼离子坐标：Cs+—½ ½ ½ ； Cl-—0 0 0 ◼属于CsCl型结构的晶体：CsBr、CsI、NH4Cl等

五、B-ZnS(闪锌矿)型结构 ■立方晶系F43m,ao=0.540nm,Z =4,立方面心格子，S2-位于立方面 心的结点位置，而Zn2+交错地分布于 立方体内的1/8小立方体的中心。 ■阴、阳离子的CN均为4，若把S2-看 成立方最紧密堆积，则Zn2+充填于 1/2的四面体空隙中。 S2-:000,hh0,丝0丝，0丝丝 Zn2+:444,444,44h,444

五、β－ZnS（闪锌矿）型结构 ◼立方晶系F 3m，a0＝0.540nm，Z ＝4，立方面心格子，S 2-位于立方面 心的结点位置，而Zn2+交错地分布于 立方体内的1/8小立方体的中心。 ◼阴、阳离子的CN均为4，若把S 2-看 成立方最紧密堆积，则Zn2+充填于 1/2的四面体空隙中。 4 S 2- ：000, ½ ½ 0, ½ 0 ½, 0 ½ ½ Zn2+：¼ ¼ ¾ , ¼ ¾ ¼ , ¾ ¼ ¼ , ¾ ¾ ¾

结构俯视图，数字为标 高，0为底面位置，25、 50、75分别为晶胞1/4、 1/2、3/4的标高 50 0 S2- Zn2+ Zn-S四面体以 共顶方式相连 ■属于闪锌矿型结构的晶体：B-SiC,GaAs,AIP,InSb等

◼属于闪锌矿型结构的晶体：-SiC, GaAs, AlP, InSb等 Zn-S四面体以 共顶方式相连 结构俯视图，数字为标 高，0为底面位置，25、 50、75分别为晶胞1/4、 1/2、3/4的标高 S2- Zn2+