鮑林規(guī)則離子晶體結(jié)構(gòu)

關(guān)于鮑林規(guī)則離子晶體結(jié)構(gòu)1.離子晶體(ioniccrystal)：由正、負(fù)離子通過離子鍵或離子鍵和共價(jià)鍵的混合建按一定方式堆積起來而形成的晶體。2.離子半徑(ionicradius)：每個(gè)離子周圍存在著一個(gè)一定大小的球形力的作用圈，其它離子不能進(jìn)入這個(gè)作用圈，這種作用圈的半徑。3.離子晶體配位數(shù)CN(coordinationnumber)：最鄰近且等距的異號(hào)離子數(shù)。取決于正負(fù)離子的半徑比r+/r-，常見的是4、6、8。4.負(fù)離子配位多面體：離子晶體中正離子周圍配位負(fù)離子中心連線構(gòu)成的多面體稱負(fù)離子配位多面體。6.離子堆積：離子晶體通常由負(fù)離子堆積成骨架，正離子按其自身大小居于相應(yīng)負(fù)離子空隙（負(fù)離子配位多面體）7、四面體空隙：由四個(gè)球體圍成的空隙,球體中心線圍成四面體形8、八面體空隙：由六個(gè)球體圍成的空隙,球體中心線圍成八面體形。離子晶體有關(guān)概念第2頁,共18頁，2024年2月25日，星期天1．負(fù)離子配位多面體規(guī)則（鮑林第一規(guī)則）在離子晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)正離子周圍都形成一個(gè)負(fù)離子配位多面體；正負(fù)離子間的平衡距離取決于正負(fù)離子的半徑之和，正離子配位數(shù)取決于正負(fù)離子半徑之比。鮑林規(guī)則第3頁,共18頁，2024年2月25日，星期天2．電價(jià)規(guī)則（鮑林第二規(guī)則）

其中Si為第i種正離子靜電鍵強(qiáng)度，Z+為正離子的電荷，n為其配位數(shù)。靜電鍵強(qiáng)度實(shí)際是離子鍵強(qiáng)度，也是晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的標(biāo)志。第4頁,共18頁，2024年2月25日，星期天3．負(fù)離子多面體共用頂點(diǎn)、棱和面規(guī)則（鮑林第三規(guī)則）在一配位結(jié)構(gòu)中，配位多面體共用棱，特別是共用面的存在，會(huì)降低這個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，特別是對(duì)高電價(jià)低配位的正離子，這個(gè)效應(yīng)更顯著。1.000.580.331.000.710.58第5頁,共18頁，2024年2月25日，星期天4．不同種類正離子配位多面體間連接規(guī)則（鮑林第四規(guī)則）在含有一種以上正離子的晶體中，電價(jià)大，配位數(shù)小的那些正離子之間，有盡量互不結(jié)合的趨勢(shì)（特別傾向于共頂相連）。如硅酸鹽晶體M2S，存在[MgO6]八面體，[SiO4]四面體，∵Si4+-Si4+斥力＞Mg2+-Mg2+∴[SiO4]孤立存在，[SiO4]與[MgO6]共頂，共棱相連，結(jié)構(gòu)才穩(wěn)定。5．節(jié)約規(guī)則（鮑林第五規(guī)則）在同一晶體中，同種正離子與同種負(fù)離子的結(jié)合方式應(yīng)最大限度地趨于一致。第6頁,共18頁，2024年2月25日，星期天小結(jié)第一規(guī)則：由r+/r-→正離子的配位數(shù)（四面體，八面體）第二規(guī)則：由電中性→配位多面體間連接方式（幾個(gè)多面體相連）第三規(guī)則：配位多面體間怎樣連接最穩(wěn)定。第四規(guī)則：有幾種正離子時(shí)，電價(jià)大，配位數(shù)小的正離子配位多面體，盡量互不連結(jié)第五規(guī)則：配位多面體類型趨于最少。

適用范圍：適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的離子晶體，也適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的離子晶體及硅酸鹽晶體。第7頁,共18頁，2024年2月25日，星期天一、AB型化合物結(jié)構(gòu)

1、CsCl晶體結(jié)構(gòu)

典型離子晶體結(jié)構(gòu)

③第三規(guī)則8個(gè)[CsCl8]共棱，共面相連，實(shí)際[CsCl8]共面相連第8頁,共18頁，2024年2月25日，星期天2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：可見：CsCl晶體結(jié)構(gòu)是Cl-作簡(jiǎn)單立方堆積，Cs+充填在全部立方體間隙中，CsCl屬立方晶系，簡(jiǎn)單立方點(diǎn)陣，Pm3m空間群，晶格常數(shù)a0=0.411nm，兩套格子穿插而成，相差1/2單位每個(gè)晶胞中含有一個(gè)CsCl分子。(3)屬于CsCl結(jié)構(gòu):CsBr，CsI第9頁,共18頁，2024年2月25日，星期天③第三規(guī)則：八面體可共棱，共面連接，實(shí)際共棱相連２、NaCl型結(jié)構(gòu)+-第10頁,共18頁，2024年2月25日，星期天2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

Cl-作立方密堆，Na+占據(jù)所有八面體空隙，立方晶系，面心立方點(diǎn)陣，F(xiàn)m3m空間群，兩套面心立方點(diǎn)陣穿插構(gòu)成，每個(gè)晶胞含有4個(gè)NaCl分子。3) 屬于NaCl結(jié)構(gòu)二價(jià)金屬氧化物MgO、CaO、SrO、BaO、CdO、MnO、FeO、CoO、NiO，還有氮化物，碳化物等，氧化物中，O2-離子相當(dāng)Cl-，占據(jù)Cl-位置。第11頁,共18頁，2024年2月25日，星期天二、AB2型化合物結(jié)構(gòu)

第12頁,共18頁，2024年2月25日，星期天(2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)立方晶系,面心立方點(diǎn)陣，把Ca2+作立方堆積，F(xiàn)-占據(jù)全部四面體空隙，若F-作立方堆積，Ca2+只占據(jù)一半的立方體空隙。從空間格子觀點(diǎn)看，一套Ca2+面心立方格子與兩套F-面心立方格子穿插而成。晶胞內(nèi)有4個(gè)CaF2分子。第13頁,共18頁，2024年2月25日，星期天(3）反螢石型結(jié)構(gòu)一些堿金屬氧化物L(fēng)i2O、Na2O、K2O結(jié)構(gòu)中的正、負(fù)離子分布剛好與CaF2相反，陽離子占據(jù)F-位置，O2-占據(jù)Ca2+位置。(4)屬于CaF2型結(jié)構(gòu)有UO2、ThO2等，c-ZrO2可認(rèn)為是扭曲了的CaF2型結(jié)構(gòu)。（5）螢石用途

鋼鐵工業(yè)，每熔煉一噸鐵，需螢石6～9公斤，每生產(chǎn)一噸鋼，需螢石2～9公斤,螢石的主要作用是與其它的造渣材料，生成低熔點(diǎn)物質(zhì)，即降低渣的熔點(diǎn)，提高渣的流動(dòng)性,促進(jìn)鋼渣界面反應(yīng)，脫S/P。第14頁,共18頁，2024年2月25日，星期天2、金紅石（TiO2）型結(jié)構(gòu)

第15頁,共18頁，2024年2月25日，星期天（2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①四方晶系，簡(jiǎn)單四方點(diǎn)陣，a=b=0.458nm，c=0.295nm。②O2-近似成六方最緊密堆積，Ti4+填充半數(shù)的八面體空隙中，從空間格子觀點(diǎn)看，則是四套O，兩套Ti的四方原始格子互相穿插而成。③晶胞內(nèi)有2個(gè)分子TiO2。（3）屬于TiO2型結(jié)構(gòu)有：GeO2、SnO2、PbO2、MnO2、CoO2、MnF2、FeF2、MgF2等。4+2-第16頁,共18頁，2024年2月25日，星期天（4）性質(zhì)及應(yīng)用：TiO2具有較大的折射率(n=2.76),

制備高折射玻璃的原料。Ti