常见的离子晶体结构介绍

常见的离子晶体结构介绍

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。