《离子共价晶体z》PPT课件

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1、12.4离子晶体结构以正负离子为结合单元，结合键是离子键（如NaCl）或混合键，即兼有离子键和共价键（如硅酸盐SiO4）。具有某种近距的排斥作用与静电吸引作用(正负离子间的库仑引力)相平衡稳定的离子晶体两个离子靠近时，正负离子的电子云重叠，电子倾向于在离子之间作共有化运动。因离子都是满壳层结构，共有化电子倾向于占据能量较高的激发态能级，使系统能量增高，即表现出很强的排斥作用。6/9IA族的碱金属元素Li，Na，K，Rb(铷)，Cs(铯)ⅦA的卤族元素F，Cl，Br，I离子化合物晶体+陶瓷泡利原理排斥作用22.4.1离子晶体的结构规则“在离子晶体中，正离

2、子的周围形成一个负离子配位多面体，正负离子间的平衡距离取决于离子半径之和，而正离子的配位数则取决于正负离子的半径比”。--符合最小内能原理2.4.1.1负离子配位多面体规则(鲍林第一规则)NaCl○Na+●Cl-3离子晶体结构由负离子配位多面体按一定方式连接而成正离子处于负离子多面体的中央，故配位多面体是离子晶体的真正结构基元○Na+●Cl-NaCl○Na+●Cl-4正离子的配位数取决于正负离子的半径比，见表2.14结构稳定——必须降低晶体总能量配位数大，正负离子堆积紧密，晶体总能量降低正负离子的半径比（R+/R-）大于等于临界离子半径比（配位数一定

3、时R+/R-的下限值）值时，某一给定配位数的结构才是稳定的52.4.1.2电价规则(鲍林第二规则)在一个稳定的离子晶体结构中，每个负离子的电价Z_等于或接近等于与之邻接的各正离子静电键强度S的总和：式中：Si为第i个正离子静电键强度Z+为正离子的电荷n为正离子的配位数i为负离子的配位数晶体结构稳定性的标志：静电键（离子键）强度6求CaF2晶体中F离子的电价已知:负离子的配位数(负离子位于四面体中心)i=4，正离子的电荷Z+=2，正离子的配位数n=8，求得:负离子的电价Z-=1Ca+F-第二规则的物理实质：在具有大的正电位的地方，放置带有大负电荷的负离子

4、，将使晶体的结构趋于稳定72.4.1.3负离子多面体共用顶、棱和面的规则（鲍林第三规则）“在一配位结构中，共用棱特别是共用面的存在，会降低这个结构的稳定性。对于电价高、配位数低的正离子来说，这个效应尤为显著。”共用面共用棱共用点结构的稳定性降低？库仑定律:同种电荷间的斥力与其距离的平方成反比结构稳定性降低正离子间库仑斥力越大距离越短8从几何关系得知，两个四面体中心间的距离L，在共用一个顶点时设为1=L（√3a/2）9共用棱时：L=0.58共用面时：L=0.33(a/2:√3a/2)(a/(2√3):√3a/2)两个四面体中心的距离L123456321

5、46510在面心立方晶体中，两个八面体中心间的距离，在共用一个顶点时设为L=1(a)课后练习证明:共棱时，L=0.71(√2a/2:a)共面时，L=0.58(a/√3:a)112.4.1.4不同种类正离子配位多面体间连接规则（鲍林第四规则）“在含有两种以上正离子的离子晶体中，一些电价较高，配位数较低的正离子配位多面体之间，有尽量互不结合的趋势。”122.4.1.5节约规则(鲍林第五规则)鲍林规则是经验性的规则，但在分析、理解离子晶体结构时简单明了，突出了结构特点。鲍林规则适用于结构简单的离子晶体，也适用于结构复杂的离子晶体及硅酸盐晶体。“在同一晶体中

6、，同种正离子与同种负离子的结合方式应最大限度地趋于一致。”----因为在一个均匀的结构中，不同形状的配位多面体很难有效地堆积在一起。132.4.2典型的离子晶体结构类型：二元化合物AB，AB2和A2B3型多元化合物ABO3和ABO4型2.4.2.1AB型化合物结构（1）(a)CsCl型结构：CsBr，CsICsCl结构的立方晶胞立方晶系bcc简单立方点阵Cs+和Cl-半径之比为0.169nm/0.181nm=0.933均为8共面各1个晶体结构空间点阵Cs+和Cl-的配位数：配位多面体连接方式：晶胞内Cs+和Cl-个数：142.4.2.1AB型化合物结构

7、(2)简单立方面心立方点阵Na+和C1-的半径比为0.525(表2.14)Na+的位置位于C1-形成的八面体间隙中心Na+和Cl-的配位数6晶胞内离子数Na+Cl-各4个配位多面体的形状和连接方式八面体共棱○Na+●Cl-NaCl晶体结构(b)NaCl型结构●晶体结构：空间点阵：15NaCl型结构*氧化物MgO，CsO，SrO，BaO，CdO，MnO，FeO，CoO，NiO；*氮化物TiN，LaN，ScN，CrN，ZrN；*碳化物TiC，VC，ScC；*碱金属硫化物和卤化物(CsCl，CsBr，CsI除外)162.4.2.1AB型化合物结构(3)(c)

8、立方ZnS型结构(闪锌矿型β-ZnS)：(a)晶胞结构(b)(001)面上的投影图(c)负离子