竞赛讲座-晶体备课讲稿.ppt

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1、竞赛讲座-晶体晶胞的选取：晶胞具有平移性，晶胞的组成应附合化学式。但离子在晶体中的位置并不是绝对的，例如氯化铯晶体可取氯离子为项角（0，0，0），铯离子为体心（1/2，1/2，1/2）的晶胞，也可取铯离子为顶角（0，0，0），氯离子为体心（1/2，1/2，1/2）。例(2003全国第6题)2003年3月日本筑波材料科学国家实验室一个研究小组发现首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。据报道，该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3H2O，具有……－CoO2－H2O－Na－H2O－CoO2－H2O－Na－H2O－……层状结构；在以“CoO2”为最简式表示的二维

2、结构中，钴原子和氧原子呈周期性排列，钴原子被4个氧原子包围，Co－O键等长。1．钴原子的平均氧化态为。2．以●代表氧原子，以●代表钴原子，画出CoO2层的结构，用粗线画出两种二维晶胞。可资参考的范例是：石墨的二维晶胞是右图中用粗线围拢的平行四边形。3．据报道，该晶体是以Na0.7CoO2为起始物，先跟溴反应，然后用水洗涤而得到的。写出起始物和溴的反应方程式。1．＋3.65（1分；不写“＋”给0.5分）2．晶胞具有平移性,晶胞应符合化学式为什么不对?3．Na0.7CoO2＋0.35/2Br2＝Na0.35CoO2＋0.35NaBr或离子晶体四、离子晶体结构模型1

3、、概述CsCl（氯化铯）配位数8:8、NaCl（岩盐）配位数6:6、ZnS（闪锌矿）配位数4:4、CaF2（萤石）配位数8:4和TiO2（金红石）配位数6:3，是最具有代表性的离子晶体结构类型，许多离子晶体或与它们结构相同，或是它们的变形。另一种最具有代表性的离子晶体结构类型是钙钛矿CaTiO3，属立方晶系。其中氧离子构成顶角相连的八面体，钛离子处于八面体体心，而钙离子处在8个八面体间的14面体空隙的体心位置。晶胞图？另有一种描述：在钛酸钙晶体结构中，钙离子半径较大，可认为是（Ca2++O2-）离子作紧密堆积，Ti4+离子占据1/4的八面体空穴中。1、画出Ca

4、TiO3晶胞的离子分布的层次图2、指出CaTiO3中各离子的配位情况一个离子周围异电性离子的个数受离子半径比等因素制约，离子半径越大，周围可容纳的异电性离子就越多。在理论上，只有当正负离子半径比处在一定范围内，才能在离子晶体中呈现某种稳定的配位多面体。离子晶体中的稳定配位多面体的理论半径比配位多面体配位数半径比(r+/r–)范围平面三角形30.155-0.225四面体40.225-0.414八面体60.414-0.732立方体80.732-1.000立方八面体121.000ClMo2+这是一个八面体结构的简单分子或离子，试写出其化学式。配位多面体结构类型阳离子

5、配位数配位多面体阴离子配位数配位多面体CsCl8CsCl8立方体8ClCs8立方体NaCl6NaCl6八面体6ClNa6八面体ZnS4ZnS4四面体4SZn4四面体CaF28CaF8立方体4FCa4四面体钙钛矿Ca2+12CaO12十四面体6OTi2Ca4八面体Ti4+6TiO6八面体配位多面体模型对于分析离子晶体结构,特别是分析离子在晶体中穿越多面体的面,研究快离子导体具有重要价值.多面体的连接方式共角?共边(棱)?无隙并置?完全地共面共棱共角如氯化铯晶型空隙离子在晶体微观空间里有尽可能高的空间利用率是离子晶体结构重要制约因素之一。为了得到较高的空间利用

6、率,防子晶体中的大离(经常是阴离子)会在空间尽可能紧密地堆积起来，然后，小离子(经常是阳离子)填入堆积球之间的空隙中去形成的，这种具有先后逻辑顺序的晶体结构分析思想被称为堆积—填隙模型。简单立方堆积只存在一种空隙——立方体空隙（CN=8）。如果所有立方体空隙都被小离子填满（填隙率为100%），大小离子个数比就为1：1。这就是氯化铯结构类型的堆积—填隙模型。如果填隙率为50%，阴阳离子的个数比就是2：1，例如氟化钙晶体结构。面心立方堆积存在两种不同的空隙——八面体空隙（CN=6）和四面体空隙（CN=4）,堆积球与八面体空隙、四面体空隙之比是1：1：2。在ZnS的

7、面心立方晶胞中Zn2+堆积形成几个八面体空隙、几个四面体空隙？填隙率是多少？典型离子晶体结构类型的堆积填隙模型结构堆积球堆积堆积产生的填隙填隙填隙率类型方式空隙类型离子多面体%CsClCl-简单立方立方体Cs+立方体100%莹石F-简单立方立方体Ca2+立方体50%NaClCl-面心立方八面体Na+八面体100%四面体无0闪锌矿S2-面心立方八面体无四面体Zn2+四面体50%莹石Ca2+面心立方四面体F-四面体100%八面体无钙钛矿Ca2++O2-面心立方八面体Ti4+八面体25%四面体无例:2004全国第6题:最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有

8、超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从