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常见的离子晶体结构介绍

创作时间:
作者:
@小白创作中心

常见的离子晶体结构介绍

引用
1
来源
1.
https://www.hxzxs.cn/view-17757-1.html

离子晶体是化学中一个重要的概念,其结构特征和性质对理解物质的化学行为至关重要。本文将介绍几种常见的离子晶体结构类型,包括NaCl型、CsCl型、CaF2型、立方ZnS型和六方ZnS型,详细解释它们的结构特点、离子排列方式以及配位数等关键信息。

NaCl型(FCC点阵)

FCC布拉维点阵在高中化学内理解为“面心立方结构”

  1. Na+,Cl-交替排列,每一个离子周围都有个异类离子为最近,如果将两离子视为一类,则构成面心立方结构。
  2. Cl-构成面心立方点阵,Na+占据全部八面体间隙,阳离子的配位数均为
  3. 每个晶胞内含有个钠离子和个氯离子,化学式NaCl是表示该离子晶体中离子的个数比。
  4. 在每个Na+周围最近等距离的有个Na+(同层个,上层个,下层个),在每个Cl-周围最近等距离的有个Cl-。
  5. 属于NaCI型的还有LiF、NaF、CsF、KI、NaBr、MgO、CaS等。
  6. 利用率=
  7. 晶胞密度
  8. 离子晶体中离子的配位数:是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。
    例如:在NaCl晶体中每个Na+同时吸引的6个Cl-围成的空间结构是正八面体。
    与每个Na+等距紧邻的Cl-有6个;与每个Cl-等距紧邻的Na+有6个。与每个Na+等距紧邻的Na+有12个;与每个Cl-等距紧邻的Cl-有12个。每个NaCl晶胞含4个NaCl;Na+周围与每个Na+等距离紧邻的6个Cl-围成一个正八面体。

CsCl型(sc点阵)

sc布拉维点阵在高中化学内理解为“简单立方结构”

点阵:简单立方晶系:立方晶系配位数:8:8

  1. Cs+,Cl-各自构成一个简单立方两组简单立方格子交叠而成。Cs+,Cl-交替排列,每一个离子周围都有个异类离子为最近,即阳离子的配位数均为。如果将两离于视为一类,则构成简单立方结构(sc)。
  2. 每个晶胞内含有个铯离子和个氯离子,化学式CsCl就是表示这种晶体中阴阳离子个数之比。
  3. 在每个Cs+周围最近等距离的有个Cs+,在每个Cl-周围最近等距离的有个Cl-。
  4. 属于CsCl型的还有CsBr、CsI、NH4Cl等。

CaF2型(FCC点阵)

FCC布拉维点阵在高中化学内理解为“面心立方结构”

  1. Ca2+的配位数为 ,F-的配位数为
  2. 每个晶胞内含有 个钙离子和 个氟离子,该晶胞中CaF2的单元数为4。
  3. Ca2+形成面心立方堆,位于立方晶胞的顶角和面心,位于F-构成的立方体中心。F-填充在Ca2+构成的全部8个四面体空隙中,即100%填入。(注意:所有八面体空隙都未被占据,因此8个氟离子之间就形成一个“空洞”,这些“空洞”为氟离子的扩散提供了条件。所以在萤石型晶体中往往存在着离子的扩散机制)
  4. 属于CaF2型的还有Na2O、CaCl2、PbF2、HgF2、SrCl2等
  5. 上图右侧给出了氟化钙晶体结构以配位多面体相连的方式。Ca2+位于立方体中心,位于F-位于立方体顶角,立方体之间是以共棱关系相连。
  6. 反萤石型如:Na2O

立方ZnS(FCC阵型)

将金刚石结构中的基元置换成一对硫离子和锌离子,即得到了ZnS立方面心格子。硫离子和锌离子各自形成一面心立方格子。硫离子位于立方面心的节点位置,而锌离子交错的分布于立方体中1/8小立方体的中心。Zn2+和S2-的配位数都是4。Zn2+和S2-体对角线相切,所以距离最近的Zn2+和S2-之间的距离=

六方ZnS型(HCP点阵)

硫离子作六方最密堆积,锌离子占据1/2四面体空隙。硫离子和锌离子的配位数均为4。六方柱晶胞中ZnS的“分子数”为6。晶胞中的“分子数”为2。结构由硫离子和锌离子各一套六方格子穿插而成。

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