晶体结构和晶体缺陷

《晶体结构和晶体缺陷》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、4.4晶体结构和晶体缺陷4.4.1晶体结构特征和类型4.4.2晶体缺陷晶体(crystal):内部微粒(原子、分子或离子)在空间按一定规律周期性排列构成的固体。1.晶体结构的特征与晶格理论4.4.1晶体结构特征和类型非晶体(amorphoussolid):内部微粒在空间作无规则排列构成的固体。晶体非晶体晶体非晶体规则几何外形无定形确定的熔点各向异性各向同性无确定的熔点对X射线的衍射效应无对称性无晶体与非晶体的区别将晶体内的微粒视为几何上的点,这些点所组成的几何构型称为晶格(crystallattice)。而微粒所占有的位置称为晶格结点(lattic

2、epoint)。晶胞(Unitcell)：晶体的最小重复单元，通过晶胞在空间平移无隙地堆砌而成晶体。由晶胞参数a，b，c，α，β，γ表示，a，b，c为六面体边长，α，β，γ分别是bcca,ab所形成的三个夹角。晶胞的两个要素：(1)晶胞的大小与形状：(2)晶胞的内容：粒子的种类，数目及它在晶胞中的相对位置。按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系。按带心型式分类，将七大晶系分为14种型式。例如，立方晶系分为简单立方、体心立方和面心立方三种型式。晶格的14种型式简单立方体心立方面心立方简单四方体心四方简单六方简单菱形简单正交底心正交体心正交面心正交简单单斜

3、底心单斜简单三斜单晶(singlecrystal)：单个晶体构成的物体。在单晶体中所有晶胞均呈相同的位向。一般所谓的晶体都是泛指单晶体。多晶(polycrystals)：由许多晶体(晶粒)构成的物体。或者说多晶体是由许多取向不同而随机排布的小晶体组成。(1)六方密堆积:(hexagonalclosestpacking,hcp)配位数：12同层每个球周围有六个球，第三层与第一层对齐，形成ABAB…排列方式。2.球的密堆积(2)面心立方密堆积:(cubicclosestpacking,ccp)配位数：12第三层与第一层不是对齐的，有错位，以ABCABC

4、…方式排列。(3)体心立方堆积:(boydcenteredcubicpacking,bcc)配位数：8立方体的中心和8个顶角各为一个球占据。密堆积结构中存在许多空隙四面体空隙八面体空隙离子晶体(ioniccrystal)：正、负离子交替排列在晶格结点上，相互间以离子键结合而构成的晶体。(1)离子晶体特征结构：配位数高，晶体中没有独立的分子存在。离子在晶体中采取紧密堆积方式。阴离子：大球，密堆积，形成空隙。阳离子：小球，填充空隙。规则：阴阳离子相互接触稳定；配位数大，稳定。3.晶体类型三种典型的离子晶体NaCl型晶胞中离子的个数:晶格:面心立方配位比

5、:6:6(红球－Na+,绿球－Cl-)CsCl型晶胞中离子的个数:晶格:简单立方配位比:8:8(红球－Cs+,绿球－Cl-)晶胞中离子的个数:ZnS型(立方型)晶格:面心立方配位比:4:4(红球－Zn2+,绿球－S2-)半径比(r+/r-)规则:NaCl晶体:其中一层横截面:r+/r-<0.414r+/r->0.414理想的稳定结构(NaCl)配位数构型0.225→0.4144ZnS型0.414→0.7326NaCl型0.732→1.008CsCl型离子半径比与配位数的关系晶格能U(latticeenergy)：在标准状态下，由离子晶体变为气态的正

6、、负离子时所吸收的能量。单位：kJ·mol-1晶格能可用于衡量晶体离子键的强弱U(g)Cl+(g)NaNaCl(s)-+例如：影响晶格能的因素：①离子的电荷(晶体类型相同时)②离子的半径(晶体类型相同时)Z↑,U↑例:U(NaCl)U(CaO)特征物性：有较高的熔点、硬度，是电的良导体，但延展性差,较脆。晶格能对离子晶体物理性质的影响(2)原子晶体原子晶体(atomcrystal):由原子排列在晶格结点上，相互间以共价键结合而构成的晶体。特征结构：共价键有方向性和饱和性,不是紧密堆积,配位数低。晶体中没有独

7、立的分子存在。例如：金刚石晶体特征物性：有较高的熔点、硬度，是电的不良导体，在一般溶剂中都不溶解，延展性差。常见的原子晶体有金刚石、SiC、SiO2、Si、Ge等。(3)分子晶体分子晶体(molecularcrystal):由分子排列在晶格结点上，相互间以分子间力结合而构成的晶体。特征结构：采取紧密堆积，配位数高，晶体中有独立的分子存在。特征物性：熔点、沸点低，硬度小，某些极性分子的水溶液能够导电，延展性也很差。例如：干冰的晶体结构金属晶体(metalliccrystal):由金属原子或正离子排列在晶格结点上，以金属键结合而构成的晶体。结构特征：等

8、径球的紧密堆积，配位数高，晶体中没有独立的分子存在。(4)金属晶体金属晶体中粒子的排列方式常见的有三种：六方密堆积(Hex